3.13.1.1 VSTŘIKOVÁNÍ
1.) Vstřikování termoplastů
Vhodná technologií pro hotové tvarové výrobky
Princip vstřikování roztaveného termoplastu pod tlakem do uzavřené formy (jeden pracovní cyklus)
Plastikace
Forma se zavírá, šnek se otáčí a vrací -> plastikuje roztavenou hmotu a dopravuje ji k trysce
Vstřik
Vstřikovací jednotka se přitiskne k formě, šnek se přestane otáčet, posune se dopředu jako píst a vstříkne taveninu do formy
Ukončení vstřiku
Po dokončení vstřiku a ztuhnutí toku se vstřikovací jednotka odsune od formy. Šnek se otáčí a vrací zpět, plastikuje další dávku hmoty
Otevření formy
Po úplném ztuhnutí celého výstřiku se forma otevře a výstřik samočinně vyhodí
Výstřiky mohou mít hmotnost 1 g až několik kilogramů
FormaKovová, obvykle z oceli
Chlazená protékající vodou
Má samočinné vyhazovací zařízení
Hmota ve formě ochlazením ztuhne a po jejím otevření je hotový výstřik automaticky vysunut z formy
Celý pracovní cyklus trvá jen několik sekund -> Nejrozšířenější a nejlevnější technologie pro velkosériovou výrobu tvarových předmětů
Forma může být:
- Jednonásobná
- Vícenásobná - až 40 drobných předmětů na jeden vstřik
2.) Vstřikování strukturních pěn
Vhodné termoplasty např. polystyrén, kopolymer akrolynitril-butadien-styren, polyetylen, polypropylen se před vstřikováním smísí s práškovými nadouvadlem, které se pak teplotou v topném válci rozloží na plyn
Při vstřiku se naplní forma jen z části -> plyn expanduje a zpění hmotu, která zvětší svůj objem až vyplní celou tvarovou dutinu formy
Povrch výstřiku je tuhý, kompaktní, poněvadž hmota stykem s chladnou stěnou ztuhne tak rychle, že nezpění
Pod povrchem je plynulý přechod v pěnovou strukturu (strukturní pěna)
Střední hustota takových výstřiků bývá 500 až 800 kg/m3
Protože konečné vyplnění formy je způsobeno jen nízkým tlakem expandujícího plynu, MUSÍ mít výstřiky větší tloušťku stěn (minimálně 5 mm), aby materiál dobře naplnil a zpěnil v nich
V hmotě nevzniká vnitřní pnutí -> tloušťka stěn nemusí být stejnoměrná -> Výrobek není náchylný k pozdějším deformacím
Příklady výrobků:Skříňky spotřební elektroniky (magnetofony, televizory)
Nábytkové skříňky
3.) Vstřikování reaktoplastů a elastomerů
Podobné jako vstřikování termoplastů
Ocelová forma se vytápí na 120 až 180 °C (podle zpracovávaného materiálu) -> Aby ve formě mohlo dojít k zesíťování polymerních řetězců, tj. vytvrzení u reaktoplastů nebo vulkanizaci u elastomerů
Pracovní cyklus trvá 2 až 10 minut
4.) Zpěnování polystyrénu (pěnový polystyrén)
Zcela jiné je vstřikování přepěněného polystyrénu do formy, do níž se současně malými dírkami přivádí horká pára o tlaku 0,15 MPa
Působením páry se polystyrén dopění a vyplní formu
Hustota výrobku bývá 20 až 100 kg/m3 a v celém průřezu je rovnoměrná (nejedná se o strukturní pěnu)
Tloušťka stěn bývá vzhledem k velmi malé pevnosti hmoty až stovky milimetrů
Takto vyráběná hmota se nazývá pěnový polystyrén
Použití pěnového polystyrénu:Tvarové obaly pro citlivé přístroje, sklo, keramiku
Tepelně izolační desky
Křesla pro nábytkářství
Pro výrobu existují speciální stroje
5.) Vstřikovací stroj
Vhodný ke zpracování termoplastů, strukturních pěn, reaktoplastů i elastomerů
Velikost vstřikovacího stroje se určí maximálním objemem hmoty, který lze vstříknout v jednom pracovním cyklu (od 10 cm3 až 20 000 cm3
Vstřikovací tlak ve hmotě (podle druhu hmoty a výrobku) od 50 do 200 MPa
Vstřikovací teplota (podle druhu hmoty) bývá 150 až 300°C
Teplota formy bývá 40 až 120°C
Délka pracovního cyklu od 5 sekund až 2 minuty
Nejmodernější stroje jsou vybaveny číslicovým ovládáním dovolujícím nastavení technologických parametrů na počítač a automatickou kontrolu a regulaci vstřikovacího procesu
Popsaný stroj složí ke vstřikování termoplastů
Pro vstřikování reaktoplastů a elastomerů se musí použít jinak konstruovaný šnek a topný válec
A) Vstřikovací jednotka
Tvoří elektrický topný válec, na jehož čele je vstřikovací tryska
V topném válci je otočně a posuvně uložen plastikační ocelový šnek
Hloubka závitů šneku se směrem k trysce zmenšuje, aby se dosáhlo kompresního účinku při hnětení a dopravě roztaveného granulátu od násypky k trysce
Otáčky šneku jsou měnitelné
Posuv šneku i celé vstřikovací jednotky je hydraulický (vstřikovací tlak a rychlost se regulují změnou množství a tlaku přiváděné hydraulické kapaliny)
Teplota topného válce se zvyšuje směrem k trysce a reguluje se samočinně zapínáním a vypínáním jednotlivých úseků topení pomocí termočlánků
B) Uzavírací jednotka
Má jednu pevnou a jednu posuvnou upínací desku
Posuvná deska umožňuje rychlé uzavírání a otevírání formy
C) Ovládací a programovací zařízení
Zajišťuje automatický provoz a samočinné dodržování nastavených technologických parametrů
- Teplota v různých částech topného válce
- Vstřikovací tlak
- Začátek a rychlost vstřiku
- Doba chlazení ve formě
Elektrická část je umístěna v samostatné skříni
Hydraulická část je v loži
6. Vícepolohový vstřikovací stroj
Má více stejných forem upnutých buď na vratně posuvném stole (dvoupolohový stroj) nebo na rotačním karuselu (4 až 16 polohový stroj)
Formy postupně přicházejí před vstřikovací jednotku, která je naplní taveninou
V dalších polohách probíhá v uzavřené formě buď:
- Chlazení (u termoplastů)
- Vytvrzení (u reaktoplastů)
- Vulkanizace (u elastomerů)
Pak se otevře forma a vyhodí se vyhodí se výstřik (vyfoukne se stlačeným vzduchem) a opět zavře
Tyto stroje mají velký výkon a používají se v velkosériové výrobě (např karuselové stroje v obuvnictví)
7. Stroj se vstřikováním do dělící roviny
Vhodný pro některé výrobky z termoplastů, reaktoplastů i elastomerů, hlavně se zastříknutými kovovými vložkami (např. závitovými)
Forma se otevírá hlavně vertikálně, aby se vložky mohly pohodlně vložit do její spodní části
Po zavření formy se vstříkne tavenina horizontální vstřikovací jednotkou
Tip: Vodo, instalo, topenářství, plyn Brno, děkujeme.
Vhodná technologií pro hotové tvarové výrobky
Princip vstřikování roztaveného termoplastu pod tlakem do uzavřené formy (jeden pracovní cyklus)
Plastikace
Forma se zavírá, šnek se otáčí a vrací -> plastikuje roztavenou hmotu a dopravuje ji k trysce
Vstřik
Vstřikovací jednotka se přitiskne k formě, šnek se přestane otáčet, posune se dopředu jako píst a vstříkne taveninu do formy
Ukončení vstřiku
Po dokončení vstřiku a ztuhnutí toku se vstřikovací jednotka odsune od formy. Šnek se otáčí a vrací zpět, plastikuje další dávku hmoty
Otevření formy
Po úplném ztuhnutí celého výstřiku se forma otevře a výstřik samočinně vyhodí
Výstřiky mohou mít hmotnost 1 g až několik kilogramů
FormaKovová, obvykle z oceli
Chlazená protékající vodou
Má samočinné vyhazovací zařízení
Hmota ve formě ochlazením ztuhne a po jejím otevření je hotový výstřik automaticky vysunut z formy
Celý pracovní cyklus trvá jen několik sekund -> Nejrozšířenější a nejlevnější technologie pro velkosériovou výrobu tvarových předmětů
Forma může být:
- Jednonásobná
- Vícenásobná - až 40 drobných předmětů na jeden vstřik
2.) Vstřikování strukturních pěn
Vhodné termoplasty např. polystyrén, kopolymer akrolynitril-butadien-styren, polyetylen, polypropylen se před vstřikováním smísí s práškovými nadouvadlem, které se pak teplotou v topném válci rozloží na plyn
Při vstřiku se naplní forma jen z části -> plyn expanduje a zpění hmotu, která zvětší svůj objem až vyplní celou tvarovou dutinu formy
Povrch výstřiku je tuhý, kompaktní, poněvadž hmota stykem s chladnou stěnou ztuhne tak rychle, že nezpění
Pod povrchem je plynulý přechod v pěnovou strukturu (strukturní pěna)
Střední hustota takových výstřiků bývá 500 až 800 kg/m3
Protože konečné vyplnění formy je způsobeno jen nízkým tlakem expandujícího plynu, MUSÍ mít výstřiky větší tloušťku stěn (minimálně 5 mm), aby materiál dobře naplnil a zpěnil v nich
V hmotě nevzniká vnitřní pnutí -> tloušťka stěn nemusí být stejnoměrná -> Výrobek není náchylný k pozdějším deformacím
Příklady výrobků:Skříňky spotřební elektroniky (magnetofony, televizory)
Nábytkové skříňky
3.) Vstřikování reaktoplastů a elastomerů
Podobné jako vstřikování termoplastů
Ocelová forma se vytápí na 120 až 180 °C (podle zpracovávaného materiálu) -> Aby ve formě mohlo dojít k zesíťování polymerních řetězců, tj. vytvrzení u reaktoplastů nebo vulkanizaci u elastomerů
Pracovní cyklus trvá 2 až 10 minut
4.) Zpěnování polystyrénu (pěnový polystyrén)
Zcela jiné je vstřikování přepěněného polystyrénu do formy, do níž se současně malými dírkami přivádí horká pára o tlaku 0,15 MPa
Působením páry se polystyrén dopění a vyplní formu
Hustota výrobku bývá 20 až 100 kg/m3 a v celém průřezu je rovnoměrná (nejedná se o strukturní pěnu)
Tloušťka stěn bývá vzhledem k velmi malé pevnosti hmoty až stovky milimetrů
Takto vyráběná hmota se nazývá pěnový polystyrén
Použití pěnového polystyrénu:Tvarové obaly pro citlivé přístroje, sklo, keramiku
Tepelně izolační desky
Křesla pro nábytkářství
Pro výrobu existují speciální stroje
5.) Vstřikovací stroj
Vhodný ke zpracování termoplastů, strukturních pěn, reaktoplastů i elastomerů
Velikost vstřikovacího stroje se určí maximálním objemem hmoty, který lze vstříknout v jednom pracovním cyklu (od 10 cm3 až 20 000 cm3
Vstřikovací tlak ve hmotě (podle druhu hmoty a výrobku) od 50 do 200 MPa
Vstřikovací teplota (podle druhu hmoty) bývá 150 až 300°C
Teplota formy bývá 40 až 120°C
Délka pracovního cyklu od 5 sekund až 2 minuty
Nejmodernější stroje jsou vybaveny číslicovým ovládáním dovolujícím nastavení technologických parametrů na počítač a automatickou kontrolu a regulaci vstřikovacího procesu
Popsaný stroj složí ke vstřikování termoplastů
Pro vstřikování reaktoplastů a elastomerů se musí použít jinak konstruovaný šnek a topný válec
A) Vstřikovací jednotka
Tvoří elektrický topný válec, na jehož čele je vstřikovací tryska
V topném válci je otočně a posuvně uložen plastikační ocelový šnek
Hloubka závitů šneku se směrem k trysce zmenšuje, aby se dosáhlo kompresního účinku při hnětení a dopravě roztaveného granulátu od násypky k trysce
Otáčky šneku jsou měnitelné
Posuv šneku i celé vstřikovací jednotky je hydraulický (vstřikovací tlak a rychlost se regulují změnou množství a tlaku přiváděné hydraulické kapaliny)
Teplota topného válce se zvyšuje směrem k trysce a reguluje se samočinně zapínáním a vypínáním jednotlivých úseků topení pomocí termočlánků
B) Uzavírací jednotka
Má jednu pevnou a jednu posuvnou upínací desku
Posuvná deska umožňuje rychlé uzavírání a otevírání formy
C) Ovládací a programovací zařízení
Zajišťuje automatický provoz a samočinné dodržování nastavených technologických parametrů
- Teplota v různých částech topného válce
- Vstřikovací tlak
- Začátek a rychlost vstřiku
- Doba chlazení ve formě
Elektrická část je umístěna v samostatné skříni
Hydraulická část je v loži
6. Vícepolohový vstřikovací stroj
Má více stejných forem upnutých buď na vratně posuvném stole (dvoupolohový stroj) nebo na rotačním karuselu (4 až 16 polohový stroj)
Formy postupně přicházejí před vstřikovací jednotku, která je naplní taveninou
V dalších polohách probíhá v uzavřené formě buď:
- Chlazení (u termoplastů)
- Vytvrzení (u reaktoplastů)
- Vulkanizace (u elastomerů)
Pak se otevře forma a vyhodí se vyhodí se výstřik (vyfoukne se stlačeným vzduchem) a opět zavře
Tyto stroje mají velký výkon a používají se v velkosériové výrobě (např karuselové stroje v obuvnictví)
7. Stroj se vstřikováním do dělící roviny
Vhodný pro některé výrobky z termoplastů, reaktoplastů i elastomerů, hlavně se zastříknutými kovovými vložkami (např. závitovými)
Forma se otevírá hlavně vertikálně, aby se vložky mohly pohodlně vložit do její spodní části
Po zavření formy se vstříkne tavenina horizontální vstřikovací jednotkou
Tip: Vodo, instalo, topenářství, plyn Brno, děkujeme.
3.13.1.3 SPÉKÁNÍ
- Termoplasty, které se nemohou pro svou velkou molekulovou hmotnost převést ohřevem do tekutého stavu (například polytetrafluoretylen) nebo které pro speciální účely nasytit velkým množstvím plnidel (polytetrafluoretylen + keramický nebo kovový prášek na pístní kroužky; Polyamid + grafit na kluzná ložiska) se zpracovávají lisováním práškové hmoty za studena v ocelových formách na speciálních hydraulických lisech s protiběžnými písty
- Stlačením prášku ve formě shora i zdola se dosáhne téměř stejné hustoty ve všech místech výlisku
- Zásadně se lisují jen jednoduché tvary, složitější výrobky vyžadují speciální technologii
- Potom se výlisky spékají v komorových nebo průchozích pecích, přičemž částečky práškového polymeru měknou a difuzí se spojují v homogenní hmotu
- Při spékání dochází k velkým rozměrovým změnám a hotové výrobky mají malou přesnost
- Vyrábí se kluzná ložisková pouzdra, těsnění, izolátory a polotovary (desky, bloky, tyče) k dalšímu obrábění
3.13.1.2 LISOVÁNÍ
1.) Lisování reaktoplastů
Nejstarší způsob zpracování plastů
Používá se pro
Fenolické, močovinové, melaminové lisovací hmoty plněné dřevěnou moučkou
Celulózu
Keramickými prášky
Krátkými bavlněnými nebo skleněnými vlákny
Ústřižky tkanin
Do ocelové vytápěné formy se vloží odměřené množství lisovací hmoty, buď v prášku nebo tablet (nejlépe již dielektricky předehřátých)
Forma se zavře a hmota přejde působením tlaku 25 až 60 MPa a teploty 140 až 170 °C do tekutého stavu, vyplní formu se vytvrdí se
Po vytvrzení se forma otevře, stlačeným vzduchem, který zároveň formu čistí se vyhodí výlisek a cyklus se opakuje
Pracovní cyklus trvá podle tloušťky stěny 2 až 10 minut
2.) Přetlačování
Modifikace lisování
Používá se pro fenolické, fonolformaldehydové hmoty s dobou tekutostí
Dielektricky předehřáté tablety lisovací hmoty se vloží do plnicí komory ve vytápěné formě
Forma se zavře, hmota se teplem roztaví a lisovací píst ji přetlačí vtokovým kanálkem do tvarové dutiny, kde se pak vytvrdí
Výhoda: Rovnoměrném prohřátí hmoty během vlastního přetlačování a tím rovnoměrné a rychlé vytvrzení - Vlastnosti výrobku jsou proto lepší a pracovní cyklus kratší
Pro lisování i přetlačování se používají vertikální hydraulické lisy o uzavírací síle 300 až 10 000 kN
Přetlačovací lis má navíc jeden menší protiběžný tzv. lisovací píst
3.) Lisování elastomerů
Probíhá stejně jako lisování reaktoplastů v ocelových formách za tepla
Obvykle s přísadou plniv (např. saze) pro zvýšení pevnosti a tvrdosti
Vulkanizace (zesíťování) se běžně dosahuje přísadou síry
Elastomery se mohou vyztužovat vrstvami tkanin pro zvýšení pevnosti
Výrobky jsou různé (od pneumatik, hadic, těsnění a nárazníků po hračky a předměty z pěnových elastomerů
K lisování se používají svislé hydraulické lisy
4. Lisování skelných laminátů
Vhodné pro sériovou výrobu výlisků z polyesterových nebo epoxidových pryskyřic vyztužených skleněnými vlákny nebo skleněnými tkaninami či rohožemi
Lisování je nízkotlaké (0,1 až 3 MPa) za tepla v ocelových nebo hliníkových formách, kombinovaných pro malé série s pryžovým tvarníkem
Skleněná výztuž impregnovaná pryskyřicí se vloží do formy, kde se tvaruje a po vytvrzení pryskyřice se výlisek ostřihne
Výlisky se skleněnými tkaninami nebo rohožemi mají vždy větší pevnost ve směru vláken než v jiných směrech (anizotropie)
Výrobky: Tvarované kryty, části karosérií ve větších sériích
Používají se hydraulické lisy o malé lisovací síle s rozměrnými upínacími deskami
Nejstarší způsob zpracování plastů
Používá se pro
Fenolické, močovinové, melaminové lisovací hmoty plněné dřevěnou moučkou
Celulózu
Keramickými prášky
Krátkými bavlněnými nebo skleněnými vlákny
Ústřižky tkanin
Do ocelové vytápěné formy se vloží odměřené množství lisovací hmoty, buď v prášku nebo tablet (nejlépe již dielektricky předehřátých)
Forma se zavře a hmota přejde působením tlaku 25 až 60 MPa a teploty 140 až 170 °C do tekutého stavu, vyplní formu se vytvrdí se
Po vytvrzení se forma otevře, stlačeným vzduchem, který zároveň formu čistí se vyhodí výlisek a cyklus se opakuje
Pracovní cyklus trvá podle tloušťky stěny 2 až 10 minut
2.) Přetlačování
Modifikace lisování
Používá se pro fenolické, fonolformaldehydové hmoty s dobou tekutostí
Dielektricky předehřáté tablety lisovací hmoty se vloží do plnicí komory ve vytápěné formě
Forma se zavře, hmota se teplem roztaví a lisovací píst ji přetlačí vtokovým kanálkem do tvarové dutiny, kde se pak vytvrdí
Výhoda: Rovnoměrném prohřátí hmoty během vlastního přetlačování a tím rovnoměrné a rychlé vytvrzení - Vlastnosti výrobku jsou proto lepší a pracovní cyklus kratší
Pro lisování i přetlačování se používají vertikální hydraulické lisy o uzavírací síle 300 až 10 000 kN
Přetlačovací lis má navíc jeden menší protiběžný tzv. lisovací píst
3.) Lisování elastomerů
Probíhá stejně jako lisování reaktoplastů v ocelových formách za tepla
Obvykle s přísadou plniv (např. saze) pro zvýšení pevnosti a tvrdosti
Vulkanizace (zesíťování) se běžně dosahuje přísadou síry
Elastomery se mohou vyztužovat vrstvami tkanin pro zvýšení pevnosti
Výrobky jsou různé (od pneumatik, hadic, těsnění a nárazníků po hračky a předměty z pěnových elastomerů
K lisování se používají svislé hydraulické lisy
4. Lisování skelných laminátů
Vhodné pro sériovou výrobu výlisků z polyesterových nebo epoxidových pryskyřic vyztužených skleněnými vlákny nebo skleněnými tkaninami či rohožemi
Lisování je nízkotlaké (0,1 až 3 MPa) za tepla v ocelových nebo hliníkových formách, kombinovaných pro malé série s pryžovým tvarníkem
Skleněná výztuž impregnovaná pryskyřicí se vloží do formy, kde se tvaruje a po vytvrzení pryskyřice se výlisek ostřihne
Výlisky se skleněnými tkaninami nebo rohožemi mají vždy větší pevnost ve směru vláken než v jiných směrech (anizotropie)
Výrobky: Tvarované kryty, části karosérií ve větších sériích
Používají se hydraulické lisy o malé lisovací síle s rozměrnými upínacími deskami
3.13.1.4 ODLÉVÁNÍ
Odlévání alkalického polyamidu
Provádí se, že se kapalný monomer polyamidu plní do kovových forem, ve kterých působením alkalických katalyzátorů při teplotě 130 až 150 °C zpolymeruje na masivní výrobky (např. velká ozubená kola, ložisková pouzdra, kladky, řemenice, pojezdová kola vozíků) nebo polotovary (bloky, tyče) k dalšímu obrábění
Odlévání epoxidových pryskyřic
Neplněných nebo s práškovými plnidly do do kovových či nekovových forem s následujícím vytvrzením za tepla nebo za studena se používá k výrobě slévarenských a kopírovacích modelů, přípravků, nástrojů na tvarování plechu, elektrických izolátorů
Pro podobné účely se někdy též odlévají fenolické a polyesterové pryskyřice
Odlévání polyuretanu
Do forem s následujícím zesíťováním za normální teploty lze získat hotové výrobky s charakterem měkkého až tvrdého kaučuku (např. masivní silentbloky, vložky pružných spojek,těsnění, pružná a otěruvzdorná obložení kladek) nebo polotovary (desky, bloky, tyče) k dalšímu obrábění
Odlévání pěnového polyuretanu
Výchozí suroviny s přísadou nadouvadla se plní do uzavřených forem, kde se při zvýšené teplotě zpevní a zesíťují se
Tlak ve formě je asi 0,1 MPa,
Výrobní čas 4 až 10 minut
Je zapotřebí speciální směšovací zařízení s plnicí hlavicí
Výrobky: Pěnový polyuretan tvrdý (tepelná izolace v chladírenství a stavebnictví, výplně sendvičových konstrukcí) až pružně měkký (molitan pro oděvnictví a čalounictví)
Integrální polyuretanová pěna
S kompaktním povrchem přechází do pěnového jádra
Tvrdá (lopatky velkých ventilátorů, skořepinová samonosná křesla a stoly, jádra lyží)
Měkká (sedadla a opěradla v autobuse, nárazníky a bezpečnostní obložení automobilů)
Provádí se, že se kapalný monomer polyamidu plní do kovových forem, ve kterých působením alkalických katalyzátorů při teplotě 130 až 150 °C zpolymeruje na masivní výrobky (např. velká ozubená kola, ložisková pouzdra, kladky, řemenice, pojezdová kola vozíků) nebo polotovary (bloky, tyče) k dalšímu obrábění
Odlévání epoxidových pryskyřic
Neplněných nebo s práškovými plnidly do do kovových či nekovových forem s následujícím vytvrzením za tepla nebo za studena se používá k výrobě slévarenských a kopírovacích modelů, přípravků, nástrojů na tvarování plechu, elektrických izolátorů
Pro podobné účely se někdy též odlévají fenolické a polyesterové pryskyřice
Odlévání polyuretanu
Do forem s následujícím zesíťováním za normální teploty lze získat hotové výrobky s charakterem měkkého až tvrdého kaučuku (např. masivní silentbloky, vložky pružných spojek,těsnění, pružná a otěruvzdorná obložení kladek) nebo polotovary (desky, bloky, tyče) k dalšímu obrábění
Odlévání pěnového polyuretanu
Výchozí suroviny s přísadou nadouvadla se plní do uzavřených forem, kde se při zvýšené teplotě zpevní a zesíťují se
Tlak ve formě je asi 0,1 MPa,
Výrobní čas 4 až 10 minut
Je zapotřebí speciální směšovací zařízení s plnicí hlavicí
Výrobky: Pěnový polyuretan tvrdý (tepelná izolace v chladírenství a stavebnictví, výplně sendvičových konstrukcí) až pružně měkký (molitan pro oděvnictví a čalounictví)
Integrální polyuretanová pěna
S kompaktním povrchem přechází do pěnového jádra
Tvrdá (lopatky velkých ventilátorů, skořepinová samonosná křesla a stoly, jádra lyží)
Měkká (sedadla a opěradla v autobuse, nárazníky a bezpečnostní obložení automobilů)
3.13.1.5 ROTAČNÍ NATAVOVÁNÍ
- Práškový termoplast (hlavně polyetylen) se nasype do tenkostěnné hliníkové formy
- Po uzavření se forma otočí kolem dvou os k sobě kolmých
- Rotující forma se zahřívá v ohřívací komoře, prášek se stykem s horkou stěnou nataví a slije v homogenní vrstvu rozprostřenou vlivem odstředivých sil po vnitřních stěnách formy
- Forma se ochladí sprchou, zastaví se, otevře a hotový výrobek se vyjme
- Lze vyrábět i zcela uzavřené duté nádoby
- Mají-li být v nádobě otvory, zhotoví se v těch místech stěna formy z tepelně izolačního materiálu, např. z polytetrafluoretylenu nebo z pěnového silikonu, takže se zde prášek nenataví
- Izolačními vložkami je možno ovlivňovat i tloušťku stěny výrobku (bývá 1 až 25 mm)
- Vzdálenost protilehlých stěn výrobku nesmí být menší než čtyřnásobek tloušťky stěny -> tato metoda není vhodná pro dlouhé úzké nádoby
- Malá rozměrová přesnost
- Výrobky jsou pouzdra, skříňky, vany, sudy, nádrž až do objemu 50 m3
- Vhodné pro kusovou až středně sériovou výrobu
3.13.1.6 ZHOTOVENÍ VÝROBKŮ ZE SKELNÝCH LAMINÁTŮ BEZTLAKOVOU TECHNOLOGIÍ
Vhodné pro rozměrné předměty
Pro kusovou a malosériovou výrobu
Ruční kladení (laminování)
Pro kusovou a malosériovou výrobu
Ruční kladení (laminování)
- Nejjednodušší
- Pojivem je obvykle polyesterová, méně často epoxidová pryskyřice
- Výztužemi jsou skleněné tkaniny hrubé či jemné nebo skleněné rohože (netkaná nepravidelně propletená vlákna)
- Při ručním laminování se na jednostrannou formu z hliníku, ocelového plechu nebo dřeva nanese filmotvorná separační látka a na ni štětcem nebo postřikem základní vrstva pryskyřice
- Na to se položí 2 až 3 vrstvy tkaniny (pevnější) nebo rohože (levnější)
- Prosytí se pryskyřicí a nechá volně za normální teploty vytvrdit
- Výrobek se ořízne podle okraje formy a sejme
- Smrštění: 0,2 až 0,5%
- Maximálně 50% skleněných vláken
- Menší obsah vláken dává levnější, ale méně pevný laminát
- Pevnost v tahu: 270 MPa
- Modul pružnosti: 17 000 MPa
- Kromě formy a ručních pomůcek není třeba žádné výrobní zařízení
- Velká pracnost
- Uvolňují se těkavé látky, které poškozují zdraví
Stříkání
- Pro středně sériovou výrobu
- Na formu ze stejného materiálu jako při ručním kladení se nastříká speciální pistolí směs sekaných krátkých skleněných vláken a polyesterové pryskyřice
- Nastříkaná vrstva se uhladí válečkem, aby se z ní odstranily vzduchové bubliny
- Vytvrzení pak proběhne za normální teploty
- Snížení pracnosti o 30% (oproti ručnímu kladení), menší obsah skleněných vláken (max 25%) a navíc jsou krátká
- U stříkaných výrobků jsou mechanické vlastnosti ve všech směrech stejné (izotropie), ale pevnost v tahu a modul pružnosti je menší
- Pevnost v tahu: 100 MPa
- Modul pružnosti: 8 000 MPa
- Výrobky jsou stejné jako u ručního kladení (člunu, části karosérií vozidel, nádrže, nosné kryty, křesla a židle)
- Stříkání do duté formy je vhodné pro výrobu rotačních dutých výrobků (např. velké skladovací nádrže)
Navíjení
- Používá se pro zhotovení velmi pevných dutých výrobků rotačního tvaru (např. obilných sil, skladovacích nádrží, cisteren, tlakových trubek ( průměr 5x12m)
- Vyrábí se navíjením pramenců skleněných vláken napuštěných polyesterovou pryskyřicí (ve zvláštních případech epoxidovou nebo fenolickou) na pomalu rotující kovový nebo sklolaminátový trn
- Navinutý výrobek se dá i s trnem do sušárny k vytvrzení a potom se z trnu stáhne
- Je možné též navíjet nádoby se zaoblenými čely, ale v čele musí vždy zůstat otvory pro oboustranné uložení trnu při navíjení
- Aby se dal trn po vytvrzení z nádoby vyjmout, bývá rozebiratelný
- Je-li třeba otvory v čele navinuté nádoby uzavřít, provede se to ručním laminováním
- Pevnost v tahu: 800 MPa (ve směru vláken)
- Modul pružnosti: 40 000 MPa
3.13.2.1 VYTLAČOVÁNÍ
- Hlavně kontinuální vytlačování tyčí, trubek, hadic, profilů, desek, fólií hlavně z termoplastů na vytlačovacích strojích
- Granulovaný termoplast se taví v topném válci a ocelový šnek protlačuje taveninu tvarovou hubicí požadovaného profilu
- Ihned za strojem se protlačovaný polotovar kalibruje, chladí a buď se navíjí nebo řeže na určité délky
- Vytlačované desky a fólie se mohou ještě za tepla homogenizovat válcováním nebo mohou naválcovat na nosný podklad (papír, tkanina)
- Fólie se často vyrábí nafukováním vytlačované ještě teplé a tvárné trubky (běžně z polyetylenu), při čemž stěna trubky se ztenčuje až na několik milimetru
- Složená dvojitá fólie se pak navíjí
- Elastomery, homogenní nebo pěnové se vytlačují na hadice a různé profily
- Z reaktoplastů se vytlačují např. trubky, tyče, pruty ze skelných laminátů
3.13.2.3 LISOVÁNÍ
Lisováním za tepla se vyrábí desky zejména z vrstvených reaktoplastů
Desky z tvrzených tkanin
Zhotovují se lisováním vrstev jemné nebo hrubé bavlněné tkaniny prosycené fenolformaldehydovou pryskyřicí mezi vytápěnými ocelovými deskami v hydraulických etážových lisech
Výrobky z nich smějí být namáhány jen natolik, aby nevzniklo nebezpečí štípání vrstev
Stejný způsob je pro lisování desek z z tvrzeného papíru (kartit)
Tenké deky z tvrzeného papíru s povrchem z melaninové pryskyřice (umakart) mají zvýšenou tepelnou odolnost povrchu
Desky ze skelných laminátů
Lisují se z vrstev skleněných tkanin s epoxidovou, polyesterovou, fenolickou nebo silikonovou pryskyřicí
Elektrické tištěné spoje se zhotovují tak, že na destičku epoxidového skelného laminátu se nalisuje měděná fólie, použitím krycí šablony v určitých místech odleptá a zbytek fólie vytvoří na povrchu elektricky vodivé spoje
Desky z tvrzených tkanin
Zhotovují se lisováním vrstev jemné nebo hrubé bavlněné tkaniny prosycené fenolformaldehydovou pryskyřicí mezi vytápěnými ocelovými deskami v hydraulických etážových lisech
Výrobky z nich smějí být namáhány jen natolik, aby nevzniklo nebezpečí štípání vrstev
Stejný způsob je pro lisování desek z z tvrzeného papíru (kartit)
Tenké deky z tvrzeného papíru s povrchem z melaninové pryskyřice (umakart) mají zvýšenou tepelnou odolnost povrchu
Desky ze skelných laminátů
Lisují se z vrstev skleněných tkanin s epoxidovou, polyesterovou, fenolickou nebo silikonovou pryskyřicí
Elektrické tištěné spoje se zhotovují tak, že na destičku epoxidového skelného laminátu se nalisuje měděná fólie, použitím krycí šablony v určitých místech odleptá a zbytek fólie vytvoří na povrchu elektricky vodivé spoje
3.13.2.2 VÁLCOVÁNÍ
- Na vytápěných válcovacích strojích (tzv. kalandry) se vyrábí pásy a fólie z termoplastů a elastomerů
- Mohou se naválcovat na nosnou podkladovou tkaninu, plsť apod.
- Do jejich povrchu lze vytlačovat reliéfové vzory (dezénování)
3.13.2.4 JINÉ ZPŮSOBY ZPRACOVÁNÍ
Odléváním monomeru (nízkomolekulární sloučeniny schopné ve formě polymerace) se zhotovují desky, bloky z polymetylmetakrylátu a alkalického polyamidu
Trubky z tvrzených tkanin a tvrzeného papíru
Vyrábí se navíjením bavlněné tkaniny (popř. papíru) nasycené fonolformaldehydovou pryskyřicí na horký trn a pak válcováním nebo lisováním za tepla až do vytvrzení
Trubky ze skelných laminátů
Zhotovují se ručním kladením, odstředivým litím nebo navíjením
Pro zvýšení chemické odolnosti mohou mít výstelku z vhodného termoplastu
Desky a bloky z pěnových plastů
Např. polystyren, polyuretan měkký a tvrdý se vyrábí zpěnováním ve formách pod nízkým tlakem
Vlákna
Zhotovují se, že se roztavený polymer protéká nebo se vytlačuje hubicí s drobnými otvory a ochlazuje se vzduchem nebo vodní lázni
Takto získané vlákno se orientuje, tj. natahuje a zužuje, přičemž se makromolekulární řetězce srovnávají do směru tažení a pevnost vzroste asi 5x
Vlákna se spřádají a vyrábí se z nich prstence, rouna, rohože a tkaniny
Jednotlivá tlustší vlákna jsou vlasce, žíně a struny
Trubky z tvrzených tkanin a tvrzeného papíru
Vyrábí se navíjením bavlněné tkaniny (popř. papíru) nasycené fonolformaldehydovou pryskyřicí na horký trn a pak válcováním nebo lisováním za tepla až do vytvrzení
Trubky ze skelných laminátů
Zhotovují se ručním kladením, odstředivým litím nebo navíjením
Pro zvýšení chemické odolnosti mohou mít výstelku z vhodného termoplastu
Desky a bloky z pěnových plastů
Např. polystyren, polyuretan měkký a tvrdý se vyrábí zpěnováním ve formách pod nízkým tlakem
Vlákna
Zhotovují se, že se roztavený polymer protéká nebo se vytlačuje hubicí s drobnými otvory a ochlazuje se vzduchem nebo vodní lázni
Takto získané vlákno se orientuje, tj. natahuje a zužuje, přičemž se makromolekulární řetězce srovnávají do směru tažení a pevnost vzroste asi 5x
Vlákna se spřádají a vyrábí se z nich prstence, rouna, rohože a tkaniny
Jednotlivá tlustší vlákna jsou vlasce, žíně a struny
3.13.3.1 OBRÁBĚNÍ
- Používá se kusové výrobě, kdy se nevyplatí pořizovat nákladné formy pro tváření nebo když je to nezbytné k tvaru výrobku
- Obrábí se desky, bloky,tyče, trubky
- Většina plastů se dá dobře obrábět, zejména pevné a přitom houževnaté homogenní materiály
- Tvrdá plniva (břidličná nebo křemičitá moučka, skleněná vlákna) zhoršují obrábění a otupují nástroje
- Pro každý druh plastu jsou doporučeny nejvhodnější nástroje a řezné úhly
- Při obrábění se plastová část zahřívá -> roztahuje se -> nepřesnost rozměrů (po vychladnutí jsou rozměry menší) a geometrických tvarů
3.13.3.2 OHÝBÁNÍ
Desky z termoplastu
Lze ohýbat do tloušťky 10 mm
Vnitřní poloměr má být alespoň dvojnásobek tloušťky stěny
Deska se předem ohřeje plamen nebo horkou kovovou lištou
Na horkých válcích se ohýbají desky pro velkoprůměrová potrubí a po délce se svařují
Trubky z termoplastů
Vloží se do nich šroubovitá pružina
Pružné hadice se vyplní pískem -> zabránění zploštění
Ohřejí se plamenem nebo horkým vzduchem a ohnou se v ruce nebo podle šablony
Lze ohýbat do tloušťky 10 mm
Vnitřní poloměr má být alespoň dvojnásobek tloušťky stěny
Deska se předem ohřeje plamen nebo horkou kovovou lištou
Na horkých válcích se ohýbají desky pro velkoprůměrová potrubí a po délce se svařují
Trubky z termoplastů
Vloží se do nich šroubovitá pružina
Pružné hadice se vyplní pískem -> zabránění zploštění
Ohřejí se plamenem nebo horkým vzduchem a ohnou se v ruce nebo podle šablony
3.13.3.3 VAKUOVÉ TVAROVÁNÍ
Tenké desky a fólie se tvarují pod tlakem za tepla v jednostranných formách, v kaučukovém stavu polymeru -> Dochází k jistému přemísťování makromolekul a k jejich částečné orientaci do směru tvarování -> Výrobek je po vychladnutí a ztuhnutí zčásti anizotropní a při opětovném ohřevu má sklon vrátit se do původního tvaru (tvarová paměť)
Formy mohou být ze dřeva, sádry, plastů
V poslední době se značně rozšířilo z následujících důvodů
- Umožnění výroby výlisků velkých plošných rozměrů, s tenkými stěnami, které nelze zhotovit na vstřikovacích lisech
- Pořizovací náklady na vakuové stroje (zejména formy jsou malé)
- U malých sérií lze dosáhnout větší hospodárnosti a u velkých sérií možnost mechanizace a automatizace
- Fólie a desky pro vakuové tvarování jsou levné a v dostatečném množství
Jednoduché vakuové tvarování
Používá se jen do hloubky polovičního průměru (popř. šířky) výrobku, aby se vytahováním v rozích a na hranách u dna neztenčila příliš stěna
Kombinace vakuového tvarování s tažením
Umožňuje dosáhnout hloubku výtažku rovnou jeho průměru
Různé způsoby umožňují použít formu ve tvaru pozitivu nebo negativu výrobku, stlačený vzduch k předtvarování
Negativní způsob
Deska z PVC se položí na okraj formy, upínacím rámem se přitlačí a ohřeje se teplem z ohřívacího rámu
Po ohřátí se vysaje vzduch deskou a dutinou formy -> vnější tlak přitlačí desku do dutiny, obvykle studené (někdy i chlazené)
Po ochlazení se výlisek z formy vyjme
Pozitivní způsob
Deska z PVC upnutá v rámu se ohřeje ohřívacími tělesy, napne se přes formu a vzduchotěsně se upne k základní desce
Vysaje se vzduch a desky přilne přetlakem vnějšího vzduchu k formě a ochladí se
Po ochlazení se výlisek sejme
Výtažky mají mít velká zaoblení, alespoň 3x tloušťky stěny
Pro hluboké výtažky je nejvhodnější kruhový nebo eliptický půdorys
Příklady výrobků:
Tenkostěnné krabice, kelímky, obaloviny hlavně z fólií polykarbonátu nebo polystyrénu
Umyvadla a vany z polymetylmetakrylátu nebo kopolymeru akrolynitril-butadien-styrenu
Osvětlovací tělesa z polymetylmetakrylátu
Části karosérií z kopolymeru akrolynitril-butadien-styrenu
Vnitřní stěny ledniček
Formy mohou být ze dřeva, sádry, plastů
V poslední době se značně rozšířilo z následujících důvodů
- Umožnění výroby výlisků velkých plošných rozměrů, s tenkými stěnami, které nelze zhotovit na vstřikovacích lisech
- Pořizovací náklady na vakuové stroje (zejména formy jsou malé)
- U malých sérií lze dosáhnout větší hospodárnosti a u velkých sérií možnost mechanizace a automatizace
- Fólie a desky pro vakuové tvarování jsou levné a v dostatečném množství
Jednoduché vakuové tvarování
Používá se jen do hloubky polovičního průměru (popř. šířky) výrobku, aby se vytahováním v rozích a na hranách u dna neztenčila příliš stěna
Kombinace vakuového tvarování s tažením
Umožňuje dosáhnout hloubku výtažku rovnou jeho průměru
Různé způsoby umožňují použít formu ve tvaru pozitivu nebo negativu výrobku, stlačený vzduch k předtvarování
Negativní způsob
Deska z PVC se položí na okraj formy, upínacím rámem se přitlačí a ohřeje se teplem z ohřívacího rámu
Po ohřátí se vysaje vzduch deskou a dutinou formy -> vnější tlak přitlačí desku do dutiny, obvykle studené (někdy i chlazené)
Po ochlazení se výlisek z formy vyjme
Pozitivní způsob
Deska z PVC upnutá v rámu se ohřeje ohřívacími tělesy, napne se přes formu a vzduchotěsně se upne k základní desce
Vysaje se vzduch a desky přilne přetlakem vnějšího vzduchu k formě a ochladí se
Po ochlazení se výlisek sejme
Výtažky mají mít velká zaoblení, alespoň 3x tloušťky stěny
Pro hluboké výtažky je nejvhodnější kruhový nebo eliptický půdorys
Příklady výrobků:
Tenkostěnné krabice, kelímky, obaloviny hlavně z fólií polykarbonátu nebo polystyrénu
Umyvadla a vany z polymetylmetakrylátu nebo kopolymeru akrolynitril-butadien-styrenu
Osvětlovací tělesa z polymetylmetakrylátu
Části karosérií z kopolymeru akrolynitril-butadien-styrenu
Vnitřní stěny ledniček
3.13.3.4 VYFUKOVÁNÍ
- Duté výrobky, např. lahve kanystry se vyrábí právě vyrobeného ještě horkého polotovaru, jímž je buď tvarový výstřik nebo častěji vytlačovaná trubka
- Tloušťka stěny výrobku je nestejná (nejmenší v místě největšího rozšíření tvaru při vyfukování)
- Rovnoměrnější tloušťky stěn se dosáhne použitím tvarového výstřiku jako polotovaru (je dražší než vytlačovaná trubka)
- Speciální vyfukovací stroje se skládají: z
Vytlačovacího stroje na trubkový polotovar
Ocelových forem upnutých do uzavírací jednotky
Nafukovacího zařízení - Způsoby odstřihávání horkých vytlačovaných trubek, jejich vkládání do formy a nafukování bývají různé
- Stroje pracují zcela automaticky -> Vhodné pro velké série
- Mohou se tvarovat také dvě předehřáté fólie, např. při výrobě hraček, dutých koleček a podobných výrobků, jejichž tvar pro vyfukování z trubky není vhodný
3.13.4.1 MECHANICKÉ SPOJOVÁNÍ
Nejčastěji se spojuje:
1.) Sešroubováním
Je-lů závit vytvořen v plastu je třeba pamatovat na rozměrové změny (teplotní roztažnost, navlhavost, dodatečné smrštění) -> časem se může spoj uvolnit nebo nepůjde rozšroubovat
Pro více namáhané spoje se používají kovové šrouby s povrchovou úpravou proti korozi
Plastové šrouby mají dobrou chemickou odolnost, ale mnohem menší pevnost
Do součástí z termoplastů jsou vhodné ocelové samořezné nebo samotvářecí šrouby
- Součást se vystříkne s hladkými dírami -> zjednoduší se forma
- Větší pevnost se dosáhne kovovými závitovými vložkami -> zdražení výrobku
Pro spojení desek z vrstvených hmot a skelných laminátů jsou nejlepší průchozí ocelové spojovací šrouby s maticemi a podložkami opatřené protikorozní povrchovou ochranou -> Musí být kolmo k vrstvám výztuže a dostatečně vzdáleny od okrajů
Potrubí se spojuje rozebiratelně pomocí kovových přírub nasunutím nebo šroubením
Strukturní pěny polystyrénu a integrální tvrdé pěny polyuretanu se mohou spojovat i šrouby do dřeva nebo hřebíky
2.) Snýtováním
U součástí z termoplastů, lze využít možnosti tvářet hlavy nýtů za tepla a u malých průměrů z houževnatého termoplastu i za studena
Nýty mohou být samostatné součásti nebo jako výběžky jedné součásti
3.) Pružným spojením
Používají se stále častěji u termoplastů s výraznou mezí pružnosti (např. polyformaldehyd)
Většinou rozebíratelná
Kromě mechanického spojení, lze lepení a u termoplastů svařování
1.) Sešroubováním
Je-lů závit vytvořen v plastu je třeba pamatovat na rozměrové změny (teplotní roztažnost, navlhavost, dodatečné smrštění) -> časem se může spoj uvolnit nebo nepůjde rozšroubovat
Pro více namáhané spoje se používají kovové šrouby s povrchovou úpravou proti korozi
Plastové šrouby mají dobrou chemickou odolnost, ale mnohem menší pevnost
Do součástí z termoplastů jsou vhodné ocelové samořezné nebo samotvářecí šrouby
- Součást se vystříkne s hladkými dírami -> zjednoduší se forma
- Větší pevnost se dosáhne kovovými závitovými vložkami -> zdražení výrobku
Pro spojení desek z vrstvených hmot a skelných laminátů jsou nejlepší průchozí ocelové spojovací šrouby s maticemi a podložkami opatřené protikorozní povrchovou ochranou -> Musí být kolmo k vrstvám výztuže a dostatečně vzdáleny od okrajů
Potrubí se spojuje rozebiratelně pomocí kovových přírub nasunutím nebo šroubením
Strukturní pěny polystyrénu a integrální tvrdé pěny polyuretanu se mohou spojovat i šrouby do dřeva nebo hřebíky
2.) Snýtováním
U součástí z termoplastů, lze využít možnosti tvářet hlavy nýtů za tepla a u malých průměrů z houževnatého termoplastu i za studena
Nýty mohou být samostatné součásti nebo jako výběžky jedné součásti
3.) Pružným spojením
Používají se stále častěji u termoplastů s výraznou mezí pružnosti (např. polyformaldehyd)
Většinou rozebíratelná
Kromě mechanického spojení, lze lepení a u termoplastů svařování
3.13.4.2 INTEGRACE SOUČÁSTÍ
- Možnost výroby složitých a členitých výrobků z plastů vede k navrhování integrovaných (vícefunkčních) součástí (součást je složena z více jednoduchých součástí v jeden celek-> odpadne pracné spojování)
- Integrovaná součást přebírá všechny funkce jednoduchých základních součástí
- Příklady:
Ozubené kolo z polyamidu může být vystříknuto v celku s ložiskem v náboji i s perem
Vačka z polyformaldehydu může být v celku s ložiskem a s natáčecí pružinou
3.14 POLOTOVARY VYRÁBĚNÉ SLINOVÁNÍM
Umožňuje výrobu:
- vysoce tavitelných kovů (např. Wolfram), který nelze běžně (např. tavením) vyrobit (např. není dostupný materiál na tavící kelímky)
- pórovitých kovových předmětů (např. pro samomazná ložiska, filtry, atd)
- pseudoslitin (slinuje směs prášků dvou kovů, které jsou ve stavu tekutém navzájem nerozpustné -> netvoří slitiny, např. měď a wolfram)
Vyrábět lze jen součásti menších rozměrů a tvarů vhodných k lisování
3.14.1 VÝROBA KOVOVÝCH PRÁŠKŮ
1.) Redukcí práškového oxidu kovu
Např. u vysokotavitelných kovů wolframu, molybdenu, tantalu, niobu) nebo jiných chemických sloučenin (chloridů, dusičnanů, uhličitanů)
Redukují se vodíkem (získáme velmi čisté a jemnozrnné prášky)nebo štěpeným čpavkem
Méně často se redukují uhlíkem nebo nějakým kovem s velkou slučivostí s kyslíkem (sodík, draslík)
2.) Rozkladem některých sloučenin kovů (např. niklu Ni(CO)4, kobaltu Co(CO)4)
3.) Elektrolýzou
Získáme velmi jakostní kovové prášky
Nevýhody:
Značná spotřeba elektrické energie
Vysoká cena
Způsoby získání prášku elektrolýzou
Roztavených solí kovů - Hlavně prášky vysokotavitelných kovů (niobu, tantalu, zirkonu)
Vodných roztoků
- Hlavně měděný prášek a někdy též práškové železo, práškový chrom nebo práškové stříbro
- Na katodě se usazuje kovový prášek nebo souvislý povlak kovu (ten je křehký -> lze jej snadno rozemlít na jemný prášek)
- Nečistoty obsažené na anodě přechází do kalu -> získaný prášek je velmi čistý
4.) Kondenzací par kovů (např. zinku)
Např. u vysokotavitelných kovů wolframu, molybdenu, tantalu, niobu) nebo jiných chemických sloučenin (chloridů, dusičnanů, uhličitanů)
Redukují se vodíkem (získáme velmi čisté a jemnozrnné prášky)nebo štěpeným čpavkem
Méně často se redukují uhlíkem nebo nějakým kovem s velkou slučivostí s kyslíkem (sodík, draslík)
2.) Rozkladem některých sloučenin kovů (např. niklu Ni(CO)4, kobaltu Co(CO)4)
3.) Elektrolýzou
Získáme velmi jakostní kovové prášky
Nevýhody:
Značná spotřeba elektrické energie
Vysoká cena
Způsoby získání prášku elektrolýzou
Roztavených solí kovů - Hlavně prášky vysokotavitelných kovů (niobu, tantalu, zirkonu)
Vodných roztoků
- Hlavně měděný prášek a někdy též práškové železo, práškový chrom nebo práškové stříbro
- Na katodě se usazuje kovový prášek nebo souvislý povlak kovu (ten je křehký -> lze jej snadno rozemlít na jemný prášek)
- Nečistoty obsažené na anodě přechází do kalu -> získaný prášek je velmi čistý
4.) Kondenzací par kovů (např. zinku)
5.) Mechanicky
Nejstarší způsob výroby prášků
Křehké kovy a slitiny se melou v mlýnech
Kulový mlýn
Uspořádány na jednorázovou dávku (šarži) nebo kontinuálně přiváděnou šarži
Mlecí koule se nejen koulí, ale i padají na mletý materiál jako "kulový déšť", který vestavbou v bubnu ještě zesílí
Vibrační mlýny
Modernější
Nesen pružinami a neotáčí se
Svým obsahem je uváděn do kmitavého pohybu
Vířivé mlýny (atritory)
Pro intenzivní mletí
Mele se za sucha i za mokra
Pro mletí tvárných kovů, prášků oxidů (ferity, spékané magnety), tvrdé látky s přídavkem spojovacího materiálů až do částeček 1 mm
Mlýn je pevný a otáčí se v něm vrtule vzniká vír -> částice mletého kovu jsou na sebe vrhány (drcení se děje valivým odporem) proudem vzduchu a tím se rozmělňují
Planetové mlýny
Úderová energie se reguluje rychlostí otáčení mlecích nádrží (planet)
Použití: Pro jednorázové šarže
6. Granulací nebo rozprašováním kovů (např. litiny, hliníku, bronzu)
Tekutý kov se
- Vylije z kelímku
- Rozmetá se
- Zchladí se vodou a vodní párou
Při výrobě není prakticky žádný odpad
3.14.2 ZPRACOVÁNÍ KOVOVÝCH PRÁŠKŮ
1. Kovový prášek se nasype do lisovacího stroje
2. Slinuje se vysokým tlakem na požadovaný tvar ->
- Zhuštěné částice se k sobě blíže přiblíží a v místě spojení vzniká kovové spojení působením meziatomových sil
- Výlisek je velmi pórovitý
- Nepatrná soudržnost (asi jako křída)
2. Slinuje se vysokým tlakem na požadovaný tvar ->
- Zhuštěné částice se k sobě blíže přiblíží a v místě spojení vzniká kovové spojení působením meziatomových sil
- Výlisek je velmi pórovitý
- Nepatrná soudržnost (asi jako křída)
- Při slinování = spékání (následuje po lisování) se styčné plochy mezi jednotlivými částicemi zvětšují (sousední částice srůstají)
- Slinování je výsledek difuze atomů (přemisťování podél povrchu i vně krystalické mřížky) -> Podmínkou je ohřev na vysokou teplotu -> Atomy získají potřebnou kinetickou energii
- Slinovací teplota je vždy pod bodem tavení zpracovávaného kovu
- V průběhu slinování částice srůstají, póry se zaoblují, malé se spojí ve větší -> Výrobek má po slinutí menší rozměry -> smrštil se
- Materiál získal dobrou pevnost, tažnost -> snáší mechanické namáhání
- Slinovací pec:
Odporová
S ochranou atmosférou - zabraňuje oxidaci - Při zvláštních požadavcích se slinuje i ve vakuu
3.14.2.1 ÚPRAVA KOVOVÝCH PRÁŠKŮ
- Před vlastním zpracování se ještě upravují
- Prášky vyrobené mechanickou cestou se žíhají, aby se odstranilo vnitřní pnutí v jednotlivých částicích
- Žíhají se v redukční atmosféře -> pro odstranění vrstvičky oxidů na povrchu zrnek
- Prášky se dále třídí podle velikosti (od 1 mm do 0,0 001 mm) prosíváním (hrubé prášky), usazováním, plavením, optickým a elektronovým mikroskopem (nejjemnější prášky)
- Následuje vyzkoušení a přidání kluzných a spojovacích přísad
- Pro hodnocení kovových prášků, které je konečnou fází, vypracován fyzikálních a technologických zkoušek
- Příprava vzorků
Zjištění sypkého objemu a hustoty
Určení hustoty výlisku
Stanovení slisovatelnosti
Stanovení obsahu maziva
Určení pevnosti tahu, tlaku, ohybu
Určení pórovitosti
3.14.2.2 LISOVÁNÍ KOVOVÝCH PRÁŠKŮ
Při lisování za vzrůstajícího tlaku nastává několik fází:
- Uskutečňují se otáčivé a přemisťující pochody vedoucí k sejmutí můstků (překlenuté částice prášků přes sebe) a vyplnění dutin
- Zvyšující se plošný styk částeček prášků v důsledku plastických deformací a zároveň se částečky prášků na povrchu ohlazují, oxidační povrchová vrstva se rozrušuje, částečky prášků tvrdnou
- Plošný styk se zvětšuje, zesiluje se účinek přilnavosti, v místě styku dochází ke spojení jednotlivých částic (svařování za studena) -> vzniká podobný jev jako při zadírání kovů, křehké částice se drtí a vkliňují se do pórů
- Objemový podíl pórů se zmenšuje a objemový podíl kovu se zvětšuje -> Poměr slisovatelnosti charakterizuje Lisovatelnost práškových kovů
Změnou hustoty a pórovitosti během lisovacího pochodu jsou ovlivněny další měřitelné hodnoty (tvrdost, elektrická vodivost)
Pro zmenšení tření mezi jednotlivými částicemi prášku a oxidaci povrchu práškových částic přidávají se před lisováním některé přísady (roztoky vosku, kaučuku v alkoholu/benzinu), které někdy působí i jako pojivo
Lisování je obtížné:
- Pro velké lisovací tlaky(běžně 400 až 600 MPa, možno až 1 GPa - závisí na druhu lisovaného materiálu)
- Lisovací tlak se nešíří hydrostaticky ve všech směrech, ale jen ve směru působící síly (nechová se jako kapalina)
Výsledná hustota výlisku je závislá na jeho pórovitosti -> v různých směrech může se lišit
Pásy vyrábíme válcováním, ostatní součásti lisováním, podle složitosti součásti, v jednoduchých až velmi složitých lisovadlech
Lisování
A) Jednostranné
Lisovací tlak působí jen z jedné strany
Výlisek je nejhutnější pod lisovníkem
Spodní strana se snadno drobí
Není vhodné tímto způsobem lisovat válečky větší než jejich průměr
Radiální smrštění není rovnoměrné
B) Oboustranné
Lisovací tlak působí z obou stran
Hustota výlisku je rovnoměrnější, celková hustota je větší
Radiální smrštění je rovněž rovnoměrnější
Lze vyrábět i válečky 2x až 3x vyšší než je jejich průměr
Pro splnění požadavku rovnoměrné hustoty, musí být nástroj vhodně uspořádán
C) Vícestranné
Splněn požadavek rovnoměrné hustoty
Princip: Prášek se lisuje v elastickém (např. pryžovém), nepropustném obalu (formě) ponořeném v tlakové kapalině (oleji)
Můžeme lisovat válečky libovolné délky i jiné předměty složitého tvaru
Nevýhody:
- Hrubý povrch
- Méně přesné rozměry
Metoda se nazývá izostatické lisování
- Uskutečňují se otáčivé a přemisťující pochody vedoucí k sejmutí můstků (překlenuté částice prášků přes sebe) a vyplnění dutin
- Zvyšující se plošný styk částeček prášků v důsledku plastických deformací a zároveň se částečky prášků na povrchu ohlazují, oxidační povrchová vrstva se rozrušuje, částečky prášků tvrdnou
- Plošný styk se zvětšuje, zesiluje se účinek přilnavosti, v místě styku dochází ke spojení jednotlivých částic (svařování za studena) -> vzniká podobný jev jako při zadírání kovů, křehké částice se drtí a vkliňují se do pórů
- Objemový podíl pórů se zmenšuje a objemový podíl kovu se zvětšuje -> Poměr slisovatelnosti charakterizuje Lisovatelnost práškových kovů
Změnou hustoty a pórovitosti během lisovacího pochodu jsou ovlivněny další měřitelné hodnoty (tvrdost, elektrická vodivost)
Pro zmenšení tření mezi jednotlivými částicemi prášku a oxidaci povrchu práškových částic přidávají se před lisováním některé přísady (roztoky vosku, kaučuku v alkoholu/benzinu), které někdy působí i jako pojivo
Lisování je obtížné:
- Pro velké lisovací tlaky(běžně 400 až 600 MPa, možno až 1 GPa - závisí na druhu lisovaného materiálu)
- Lisovací tlak se nešíří hydrostaticky ve všech směrech, ale jen ve směru působící síly (nechová se jako kapalina)
Výsledná hustota výlisku je závislá na jeho pórovitosti -> v různých směrech může se lišit
Pásy vyrábíme válcováním, ostatní součásti lisováním, podle složitosti součásti, v jednoduchých až velmi složitých lisovadlech
Lisování
A) Jednostranné
Lisovací tlak působí jen z jedné strany
Výlisek je nejhutnější pod lisovníkem
Spodní strana se snadno drobí
Není vhodné tímto způsobem lisovat válečky větší než jejich průměr
Radiální smrštění není rovnoměrné
B) Oboustranné
Lisovací tlak působí z obou stran
Hustota výlisku je rovnoměrnější, celková hustota je větší
Radiální smrštění je rovněž rovnoměrnější
Lze vyrábět i válečky 2x až 3x vyšší než je jejich průměr
Pro splnění požadavku rovnoměrné hustoty, musí být nástroj vhodně uspořádán
C) Vícestranné
Splněn požadavek rovnoměrné hustoty
Princip: Prášek se lisuje v elastickém (např. pryžovém), nepropustném obalu (formě) ponořeném v tlakové kapalině (oleji)
Můžeme lisovat válečky libovolné délky i jiné předměty složitého tvaru
Nevýhody:
- Hrubý povrch
- Méně přesné rozměry
Metoda se nazývá izostatické lisování
Prášky, lze lisovat za studena i za teplot blízké teplotě tání
Čím vyšší teplota tím je potřeba nižší tlak
Děje-li se lisování při dostatečné teplotě, probíhají lisovací (tvarovací) a slinovací pochody společně -> teplé (horké) lisování, používá se když prášky za studena špatně slisovatelné nebo slinovatelné (výroba disperzně tvrzených lýtek na bázi hliníku, olova, mědi, niklových legur a ušlechtilých kovů)
Po lisování se u výlisků provádí kontrola jejich vzhledu a při které je třeba věnovat velkou pozornost trhlinám, dále se kontrolují rozměry a hmotnost
U moderních agregátů je celý průběh lisování automatizován a řízen programem
- Patří sem kromě vlastního lisování plnění lisovnic práškem
- Při zpětném zdvihu přesun výlisku buď na položku nebo na pás k transportéru ke slinování
- Výlisky citlivé na lomy (např. tvrdokovy) se obsluhují ručně nebo programovaným robotem
3.14.2.3 SLINOVÁNÍ KOVOVÝCH PRÁŠKŮ
- Výlisky z kovových prášků dostávají konečné vlastnosti tepelným zpracováním - slinováním
- Materiál je převáděn z práškového stavu s velkým měrným povrchem do kompaktního stavu s minimálním měrným povrchem, aniž by bylo dosaženo teploty tání základního materiálu
- Slinováním se zmenšuje pórovitost, která je základním parametrem ovlivňují mechanické a fyzikální vlastnosti
- Teplota slinování výlisků z jednoho prášku odpovídá 2/3 až 4/5 teploty tání ze směsi prášků leží v blízkosti teploty tání kovu s nižší teplotou tání
- Poměrná hodnota slinovací teploty k teplotě tání kovu vyjadřuje slinovatelnost prášků 0,6 až 0,9
Z hlediska slinovací teploty rozlišujeme:
Slinování v tuhém stavu
Dochází k redukci povrchových oxidů -> nekovový styk částic se mění na kovový
Místa styku se zvětšují do šířky i do hloubky
Vzniklý kov vyplní částečně mezery mezi částicemi -> zmenšují se póry
Lepší slinovatelnost se dosáhne přísadou látky (měď, fosfor), která vytvoří se základním kovem slitinu o nižší teplotě tání nebo vytvoří na povrchu částic snadno redukovatelný oxid
Vrstva oxidu nesmí být příliš tlustá, aby se nezhoršily vlastnosti výlisku
Slinování tavné (za vzniku tepelné fáze)
Dochází ke zhutnění výlisku hlavně přemísťování tuhých částí a zároveň k jejich novému uspořádání v kapalné fázi
U vícesložkových soustav je podmínkou dobrá smáčivost tuhých částic kapalnou fází
Při tomto způsobu slinování je výsledná pórovitost menší než u předchozího způsobu slinování
Slinování na vzduchu
Slinují se jen ty výlisky, které se při teplotách slinování neokysličují
Slinování v redukční atmosféře
Vodík nebo čpavek
Nejběžnější způsob slinování
Slinování v ochranné atmosféře
Používá se přírodních nebo syntetických plynů (zemní plyn, ropa)
Slinování ve vakuu
Použití u kovů obtížně redukovatelných nebo snadno oxidujících
Výlisky mají lepší jakost než při slinování v ochranné atmosféře
Ke slinování se užívají průběžné pece doplněné dalším zařízením pro slinování v ochranných atmosférách
3.14.2.4 DODATEČNÉ ÚPRAVY
Slinování je málo kdy již konečný stav (např. při výrobě vysokoporézních výlisků - filtrů).
Při vyšších požadavcích na výrobek mohou nastat i další operace.
Při vyšších požadavcích na výrobek mohou nastat i další operace.
- K dosažení vyšší hustoty -> tvrdosti, pevnosti provádíme další i několikanásobné slinování
- Chceme-li zvýšit hustotu a získat přesný tvar a rozměr, provedeme další lisování, ale vyšším tlakem než byl lisovací tlak před slinováním (operaci nazýváme dolisování)
- Chceme-li dosáhnout pouze přesného tvaru a rozměrů, použijeme nižších lisovacích tlaků (nazývá se to kalibrování)
- K dosažení vyšší pevnosti a houževnatosti provádíme kování slinovaného výlisku
- Na výrobcích zhotovených slinováním můžeme obvykle provádět mechanické operace (např. obrábění)
- U některých výrobků provádíme povrchové úpravy (např. pokovování)
- Pórovité výrobky sytíme olejem, parafínem, kovem, jehož teplota tání je nižší než teplota tání slinovaného kovu
- Zvýšení tvrdosti provádíme povrchovým nebo celoobjemovým tepelným zpracováním
3.14.3 POUŽITÍ SLINUTÝCH KOVŮ
Elektrotechnika
Z wolframu nebo molybdenu se vyrábí:
Žárovky
Elektronky
Rentgenovka
Feromagnetické materiály ze slinutých prášků
1.) Magneticky měkké ferity
Polovodičové keramické materiály
Nejznámější ferity MnZn; NiZn
Tmavošedá až černá barva
Tvrdé
Málo pórovité
Odolné proti korozi atmosférické vlivy
Značně křehké
Vysoký měrný odpor
Vhodné pro práci na vysokých frekvencích
Výroba:
Mletí základních surovin
Kalcinace
Další mletí
Granulace směsi
Lisování nebo protlačování polotovarů
Vypálení
Broušení
Vyrábí se:
Jádra elektromagnetických filtrů
Anténní tyče
Dolaďovací jádra
Jádra transformátorů
Jádra vychylovacích cívek do televizních přijímačů a monitorů
2.) Magneticky tvrdé ferity
Chemické sloučeniny kovů s výraznými magnetickými vlastnostmi
Jedná se o slinuté oxidy barya nebo stroncia a železa
Technologie výroby je podobná jako u měkkých feritů
Polotovary lze lisovat:
V magnetickém poli -> orientovaný ferit
Bez působení magnetického pole -> neorientovaný ferit
Použití:
Segmentové magnety stejnosměrných elektromotorků
Magnety upínacích systémů, uzávěrů
Jako filtry a separátory
Reproduktorové systémy
Wolframové kontakty
Výroba slisováním wolframového prášku slinutím při teplotě 1 300 až 1 400 °C
Ze směsi wolframu a mědi nebo wolframu a stříbra se zhotovují kontakty s velkou vodivostí a odolnosti vůči opotřebení
Lze vyrábět i z poměrně hrubozrnného wolframového prášku :
Vylisuje se pórovitý kontakt
Po slinutí se napustí tekutou mědí
Samomazná ložiska
Pánve ložisek se vyrábí slisováním železného prášku poměrně malým tlakem a slinutím asi při 1 000 až 1 000 °C ve vodíkové atmosféře
Póry tvoří 25 % objemu pánve
V teplé olejové lázni se pánev nasytí olejem a tím je ložisko při chodu mazáno
U malých elektromotorů (např. u magnetofonů) se vyžaduje velká životnost ložiska bez dodatečného přimazávání
Uplatňují se ložiska ze spákaného bronzu s mědí a cínem velké čistoty a nasycené olejem, popř. ještě se zásobníky ( olejem napuštěné plstěné kroužky nebo komor se zásobníky maziva)
Při pohybu se ložisko ohřívá -> olej se dostává na kluznou plochu
Při zastavení -> teplota ložiska klesá -> olej se vlivem kapilárních sil nasává zpět do pórů, ale na kluzné ploše zůstane malé množství maziva stačící pro další rozběh
Nevyžadují zvláštní ošetřování
Poměrně levná
Malá hlučnost
Samomazná ložiska ze spékaného hliníku s malým obsahem kyslíku
- Použití místo ložisek bronzových
- Velká tepelná vodivost
Kovové filtry
Příprava z ocelového, bronzového nebo niklového prášku slinováním
Velikost pórů, propustnost filtrů závisí na velikosti a tvaru částic prášku
Použití:
Zkapalněné plyny při nízkých teplotách
V dopravnících sypkých hmot k nadlehčování prachového lože stlačeným vzduchem
Při filtraci benzínu (částice nad 2 m m)
Keramické brzdové a spojkové obložení
Hlavní strukturní složka: Bronzová nebo mosazná plástev (je v ní uložena tvrdá zrna zvyšující tření povrchu a zrna látek zabraňujících slepování povrchů)
- Pro zvýšení součinitele tření: Přidává se křemenný/křemíkový prach nebo karbid křemíku
- Pro snížení součinitele tření: Přídavek grafitu a olova
Třecí keramický materiál dosahuje součinitele tření:
- Suché tření: 0,25, až 0,5 (litina má 0,1 až 0,2)
- Namazané tření (olej): 0,06 až 0,15
Pístní proužky
Výroba konstrukční součásti
např. následujících zařízení:
Počítací a kancelářské stroje
Telefonní přístroje
Jízdní kola
Motocykly
Automobily
Konstrukční součásti (mechanicky namáhané) vyráběné z práškových kovu (nejčastěji z oceli) se uplatňují tehdy :
Jsou-li drobné
Tvarově složité
Rozměrově poměrně přesné
Mechanicky nepříliš namáhané
Příklady konstrukčních součásti:
Ruční kolečka
Páčky
Matice
Třmeny
Výhoda: Nevyžaduje drahé obrábění -> zabráněno ztrátám materiálu (třísek) při obrábění
Slinuté karbidy na nástroje
>Důležité pro produktivnost ve strojírenské výrobě
Použití:
Břitové destičky nástrojů pro obrábění
Nejnamáhanější části tvářecích strojů (průvlaky, pěchovací nástroje, složité lisovací nástroje)
Nástroje vystavěné otěru
Vynikají:
Tvrdostí
Odolností ostří při vyšších teplotách (snesou větší řezné rychlosti)
Základní materiál : Práškový karbid wolframu (WC), popř. s příměsí karbidu titanu (TiC) nebo karbidu tantalu (TaC)
Důležitý kov zlepšující vazbu a houževnatost: Práškový kobalt (5 až 25 %)
Dobře promísené druhy jemně mletých karbidů a kobaltu s e lisují do destiček přesných tvarů a nejdřív se ve vodíkové atmosféře předslinují (předslinuté) destičky lze obrábět
Po slinování při vyšší teplotě (1 500 °C) ve vodíkové atmosféře nelze obrábět -> Úprava tvarů je možná pouze broušením
Břity je nutno brousit velmi pečlivě -> ostří musí být bez vrubů -> snižovaly by trvanlivost nástroje
Soustružnické nože (i jiné nástroje) mají destičku ze slinutého karbidu na držáku (z běžné uhlíkové oceli) připájenou mědí
Držák přejímá mechanické namáhání -> karbid by ho vydržel
Po spojení destičky s držákem se pečlivě nabrousí na požadovaný tvar
Kvůli křehkosti se nepoužívají na přerušovaný řez -> na špičku působí prudké rázy -> Náhrada: Nástroj z rychlořezné oceli
Jemné obrábění a tvrdší kovy: Tvrdší druh slinutého karbidu s nižším obsahem kobaltu (např. 6%)
Hrubé obrábění a měkčí: Karbid s vyšším obsahem kobaltu např. 12%
Vysokoteplotní materiály ze slinutých prášků
Snaha dosáhnout co nejvyšších pracovních teplot při zachování mechanických a fyzikálních vlastností -> zvýšení výkonnosti a účinnosti strojních zařízení
1.) Superslitiny
Slitiny Niklu s vysokým obsahem chromu, titanu, hliníku, křemíku, wolframu, molybdenu
Provozní teploty nejlepších slitin nepřesahují 1 000°C
Použití:
Proudové motory
Plynové turbíny
Turbokompresory
2.) Vysokotavitelné kovy a jejich slitiny
Hlavně wolfram, molybden, tantal, niob a ušlechtilé kovy rtuť, iridium, osmium, ruthenium, rubidium
Použití:
Topné články
Kontakty
Svařovací elektrody
Součásti plynových turbín
Součásti elektrických pecí do 1 500°C
3.) Vysokoteplotní slinuté materiály
Kovy s vysokou teplotou tání (přes 2 000°C) jako wolfram, tantal, titan, molybden, niob a jejich oxidy, silicidy, boridy, nitridy, cermety, nalézají v moderní technice stále větší použití
Napomáhá tomu prášková metalurgie a to bez ohledu na vysokou teplu tání (ta je překážkou při použití konvenčních metod, např. odlévání)
4.) Oxidy
Slinutý korund (Al 2 O 3)
Nejvíc se užívá
Použití:
Vyzdívky pecí
Ochranné trubice pyrometrů
Kelímky
Izolátory
30 % slinutý korund s 70 % chromu
Použití:
Výroba trubic pyrometrů
Trysky hořáků do teploty 1 300°C
5.) Silicidy
Silicid molybdenu (MoSi 2)
Dobrá tepelná a elektrická vodivost
Výborná odolnost proti oxidaci za vysokých teplot
Snáší teploty 1 450 až 1 600 °C
6.) Boridy
Vedle nitridu boru a diamantu patří mezi nejtvrdší materiály
Borid titanu (TiB 2)
Velmi tvrdý
Snáší teploty do 1 300°C
Použití:
Trysky spalovacích a raketových motorů
Lopatky spalovacích turbín
Ochranné trubice pyrometrů
Ventilová sedla spalovacích motorů
7.) Nitridy
Nitrid křemíku (Si 3 N 4)
Nejvýznamnější hutně slinovaný nitrid
Odolný vůči tepelným rázům
Při pevnosti až 850 MPa je použitelný do teploty 1 400°C
Použití:
Rotory turbodmychadel
Trysky hořáků
Tepelné výměníky
Kroužky vysokoteplotních ložisek
8.) Cermety
Ceramic + metal
Heterogenní soustavy vzniklé disperzním spojení keramické (tvrdé) a kovové (tvárné) strukturní složky
Podíl kovů nebo jejich slitin bývá 15 až 85% objemu
Odolnější proti teplotním rázům než keramika (s vyjímkou Si 3 N 4)
TiCni
Odolávají oxidacím do teplot 1 000 °C
Cr 3 C 2 -Ni
Odolávají oxidacím do teplot 1 200 °C
Použití:
Vpusti kontinuálních válcovacích tratí
Protlačovací nástroje
Součásti čerpadel na tekutý sodík
9.) Slinuté kontaktní materiály
Vyrábí se z vysokotavitelných kovů (wolframu, molybdenu, rtuti, rhenium) nebo heterogenních systémů
Při výrobě se užívá technika vícevrstvého lisování, infiltrace a vnitřní oxidace
Nejznámější soustavy:
Stříbro - Nikl
Stříbro - Wolfram
Stříbro - Kadmium
Měď - Karbid wolframu
Stříbro - Karbid wolframu
Z wolframu nebo molybdenu se vyrábí:
Žárovky
Elektronky
Rentgenovka
Feromagnetické materiály ze slinutých prášků
1.) Magneticky měkké ferity
Polovodičové keramické materiály
Nejznámější ferity MnZn; NiZn
Tmavošedá až černá barva
Tvrdé
Málo pórovité
Odolné proti korozi atmosférické vlivy
Značně křehké
Vysoký měrný odpor
Vhodné pro práci na vysokých frekvencích
Výroba:
Mletí základních surovin
Kalcinace
Další mletí
Granulace směsi
Lisování nebo protlačování polotovarů
Vypálení
Broušení
Vyrábí se:
Jádra elektromagnetických filtrů
Anténní tyče
Dolaďovací jádra
Jádra transformátorů
Jádra vychylovacích cívek do televizních přijímačů a monitorů
2.) Magneticky tvrdé ferity
Chemické sloučeniny kovů s výraznými magnetickými vlastnostmi
Jedná se o slinuté oxidy barya nebo stroncia a železa
Technologie výroby je podobná jako u měkkých feritů
Polotovary lze lisovat:
V magnetickém poli -> orientovaný ferit
Bez působení magnetického pole -> neorientovaný ferit
Použití:
Segmentové magnety stejnosměrných elektromotorků
Magnety upínacích systémů, uzávěrů
Jako filtry a separátory
Reproduktorové systémy
Wolframové kontakty
Výroba slisováním wolframového prášku slinutím při teplotě 1 300 až 1 400 °C
Ze směsi wolframu a mědi nebo wolframu a stříbra se zhotovují kontakty s velkou vodivostí a odolnosti vůči opotřebení
Lze vyrábět i z poměrně hrubozrnného wolframového prášku :
Vylisuje se pórovitý kontakt
Po slinutí se napustí tekutou mědí
Samomazná ložiska
Pánve ložisek se vyrábí slisováním železného prášku poměrně malým tlakem a slinutím asi při 1 000 až 1 000 °C ve vodíkové atmosféře
Póry tvoří 25 % objemu pánve
V teplé olejové lázni se pánev nasytí olejem a tím je ložisko při chodu mazáno
U malých elektromotorů (např. u magnetofonů) se vyžaduje velká životnost ložiska bez dodatečného přimazávání
Uplatňují se ložiska ze spákaného bronzu s mědí a cínem velké čistoty a nasycené olejem, popř. ještě se zásobníky ( olejem napuštěné plstěné kroužky nebo komor se zásobníky maziva)
Při pohybu se ložisko ohřívá -> olej se dostává na kluznou plochu
Při zastavení -> teplota ložiska klesá -> olej se vlivem kapilárních sil nasává zpět do pórů, ale na kluzné ploše zůstane malé množství maziva stačící pro další rozběh
Nevyžadují zvláštní ošetřování
Poměrně levná
Malá hlučnost
Samomazná ložiska ze spékaného hliníku s malým obsahem kyslíku
- Použití místo ložisek bronzových
- Velká tepelná vodivost
Kovové filtry
Příprava z ocelového, bronzového nebo niklového prášku slinováním
Velikost pórů, propustnost filtrů závisí na velikosti a tvaru částic prášku
Použití:
Zkapalněné plyny při nízkých teplotách
V dopravnících sypkých hmot k nadlehčování prachového lože stlačeným vzduchem
Při filtraci benzínu (částice nad 2 m m)
Keramické brzdové a spojkové obložení
Hlavní strukturní složka: Bronzová nebo mosazná plástev (je v ní uložena tvrdá zrna zvyšující tření povrchu a zrna látek zabraňujících slepování povrchů)
- Pro zvýšení součinitele tření: Přidává se křemenný/křemíkový prach nebo karbid křemíku
- Pro snížení součinitele tření: Přídavek grafitu a olova
Třecí keramický materiál dosahuje součinitele tření:
- Suché tření: 0,25, až 0,5 (litina má 0,1 až 0,2)
- Namazané tření (olej): 0,06 až 0,15
Pístní proužky
Výroba konstrukční součásti
např. následujících zařízení:
Počítací a kancelářské stroje
Telefonní přístroje
Jízdní kola
Motocykly
Automobily
Konstrukční součásti (mechanicky namáhané) vyráběné z práškových kovu (nejčastěji z oceli) se uplatňují tehdy :
Jsou-li drobné
Tvarově složité
Rozměrově poměrně přesné
Mechanicky nepříliš namáhané
Příklady konstrukčních součásti:
Ruční kolečka
Páčky
Matice
Třmeny
Výhoda: Nevyžaduje drahé obrábění -> zabráněno ztrátám materiálu (třísek) při obrábění
Slinuté karbidy na nástroje
>Důležité pro produktivnost ve strojírenské výrobě
Použití:
Břitové destičky nástrojů pro obrábění
Nejnamáhanější části tvářecích strojů (průvlaky, pěchovací nástroje, složité lisovací nástroje)
Nástroje vystavěné otěru
Vynikají:
Tvrdostí
Odolností ostří při vyšších teplotách (snesou větší řezné rychlosti)
Základní materiál : Práškový karbid wolframu (WC), popř. s příměsí karbidu titanu (TiC) nebo karbidu tantalu (TaC)
Důležitý kov zlepšující vazbu a houževnatost: Práškový kobalt (5 až 25 %)
Dobře promísené druhy jemně mletých karbidů a kobaltu s e lisují do destiček přesných tvarů a nejdřív se ve vodíkové atmosféře předslinují (předslinuté) destičky lze obrábět
Po slinování při vyšší teplotě (1 500 °C) ve vodíkové atmosféře nelze obrábět -> Úprava tvarů je možná pouze broušením
Břity je nutno brousit velmi pečlivě -> ostří musí být bez vrubů -> snižovaly by trvanlivost nástroje
Soustružnické nože (i jiné nástroje) mají destičku ze slinutého karbidu na držáku (z běžné uhlíkové oceli) připájenou mědí
Držák přejímá mechanické namáhání -> karbid by ho vydržel
Po spojení destičky s držákem se pečlivě nabrousí na požadovaný tvar
Kvůli křehkosti se nepoužívají na přerušovaný řez -> na špičku působí prudké rázy -> Náhrada: Nástroj z rychlořezné oceli
Jemné obrábění a tvrdší kovy: Tvrdší druh slinutého karbidu s nižším obsahem kobaltu (např. 6%)
Hrubé obrábění a měkčí: Karbid s vyšším obsahem kobaltu např. 12%
Vysokoteplotní materiály ze slinutých prášků
Snaha dosáhnout co nejvyšších pracovních teplot při zachování mechanických a fyzikálních vlastností -> zvýšení výkonnosti a účinnosti strojních zařízení
1.) Superslitiny
Slitiny Niklu s vysokým obsahem chromu, titanu, hliníku, křemíku, wolframu, molybdenu
Provozní teploty nejlepších slitin nepřesahují 1 000°C
Použití:
Proudové motory
Plynové turbíny
Turbokompresory
2.) Vysokotavitelné kovy a jejich slitiny
Hlavně wolfram, molybden, tantal, niob a ušlechtilé kovy rtuť, iridium, osmium, ruthenium, rubidium
Použití:
Topné články
Kontakty
Svařovací elektrody
Součásti plynových turbín
Součásti elektrických pecí do 1 500°C
3.) Vysokoteplotní slinuté materiály
Kovy s vysokou teplotou tání (přes 2 000°C) jako wolfram, tantal, titan, molybden, niob a jejich oxidy, silicidy, boridy, nitridy, cermety, nalézají v moderní technice stále větší použití
Napomáhá tomu prášková metalurgie a to bez ohledu na vysokou teplu tání (ta je překážkou při použití konvenčních metod, např. odlévání)
4.) Oxidy
Slinutý korund (Al 2 O 3)
Nejvíc se užívá
Použití:
Vyzdívky pecí
Ochranné trubice pyrometrů
Kelímky
Izolátory
30 % slinutý korund s 70 % chromu
Použití:
Výroba trubic pyrometrů
Trysky hořáků do teploty 1 300°C
5.) Silicidy
Silicid molybdenu (MoSi 2)
Dobrá tepelná a elektrická vodivost
Výborná odolnost proti oxidaci za vysokých teplot
Snáší teploty 1 450 až 1 600 °C
6.) Boridy
Vedle nitridu boru a diamantu patří mezi nejtvrdší materiály
Borid titanu (TiB 2)
Velmi tvrdý
Snáší teploty do 1 300°C
Použití:
Trysky spalovacích a raketových motorů
Lopatky spalovacích turbín
Ochranné trubice pyrometrů
Ventilová sedla spalovacích motorů
7.) Nitridy
Nitrid křemíku (Si 3 N 4)
Nejvýznamnější hutně slinovaný nitrid
Odolný vůči tepelným rázům
Při pevnosti až 850 MPa je použitelný do teploty 1 400°C
Použití:
Rotory turbodmychadel
Trysky hořáků
Tepelné výměníky
Kroužky vysokoteplotních ložisek
8.) Cermety
Ceramic + metal
Heterogenní soustavy vzniklé disperzním spojení keramické (tvrdé) a kovové (tvárné) strukturní složky
Podíl kovů nebo jejich slitin bývá 15 až 85% objemu
Odolnější proti teplotním rázům než keramika (s vyjímkou Si 3 N 4)
TiCni
Odolávají oxidacím do teplot 1 000 °C
Cr 3 C 2 -Ni
Odolávají oxidacím do teplot 1 200 °C
Použití:
Vpusti kontinuálních válcovacích tratí
Protlačovací nástroje
Součásti čerpadel na tekutý sodík
9.) Slinuté kontaktní materiály
Vyrábí se z vysokotavitelných kovů (wolframu, molybdenu, rtuti, rhenium) nebo heterogenních systémů
Při výrobě se užívá technika vícevrstvého lisování, infiltrace a vnitřní oxidace
Nejznámější soustavy:
Stříbro - Nikl
Stříbro - Wolfram
Stříbro - Kadmium
Měď - Karbid wolframu
Stříbro - Karbid wolframu
Přihlásit se k odběru:
Příspěvky (Atom)