XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

ВВЕДЕНИЕ

Производство станков с числовым программным управлением (ЧПУ) бурно развивается во многих странах, среди которых лидерами являются Германия, Япония и Китай. Причиной заинтересованности в этом оборудовании являются его преимущества по сравнению со станками с ручным управлением. Например, при изготовлении деталей со сложными профилями использование станков с ЧПУ является почти единственным технически оправданным решением. Так же не менее важным является высокая точность производства деталей.

Использование ЧПУ в станках вынуждает вносить коррективы в устройство аппаратов, составной частью которых являются направляющие. Чтобы гарантировать точность при движении и постоянство расположения соединения, увеличить срок службы, применяют антифрикционные полимерные покрытия, наносимые на направляющие специальными технологиями.

Развитие современного станкостроения приводит к возрастанию требований к полимерным антифрикционным покрытиям. Традиционные материалы, участвующие в узлах трения, зачастую не подходят к современным требованиям.

Одним из критериев, влияющих на повышение точности перемещения и стабильности положения узлов, являются силы трения в направляющих. Неравномерность медленных движений определяется в основном разностью трения покоя и движения, жесткостью привода и в значительной мере демпфированием колебаний.

Применение антифрикционных полимерных материалов, имеющие не только малое значение коэффициента трения, но и минимальную разницу трения срыва и скольжения, позволяет снизить силу трения, колебания рабочего органа станка, а так же износ.

Добиться повышения качества продукции возможно путем снижения потерь на трения в направляющих и других механизмах. В настоящее время в России используется следующая технология: на направляющие станка приклеивается лента, которая в дальнейшем шлифуется. Этот метод имеет несколько недостатков: во-первых, невозможно равномерно распределить клей, что приводит к неровности поверхности, во-вторых, необходимость вторичной обработки. Поэтому перспективной разработкой является одностадийный процесс нанесения антифрикционного покрытия.

Антифрикционное покрытие обеспечивает постоянство коэффициента трения при малых и высоких скоростях рабочих перемещений, что способствует повышению позиционирования, а также стабильности и точности обработки.

Упрощённая технология изготовления антифрикционных пастообразных композиций, их более низкая себестоимость позволяет широко применять эти материалы в станкостроении. Антифрикционные материалы на полимерной основе обладают хорошей «прирабатываемостью», в процессе которой снижается коэффициент трения; отсутствием задиров и заеданий, что обеспечивает работу трущихся поверхностей.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Характеристика готовой продукции

Готовой продукцией являются композиционные и отвержденные направляющие в форме параллелепипеда (плиты), изготовленные из эпоксидной смолы с применением модулирующих добавок. Коэффициент трения у данных изделий варьируется в диапазоне около 0.1 о.е., что позволяет использовать их в качестве рельс у высокоточных станков с ЧПУ. Технические показатели для готового изделия представлены в таблице № 1.1.

Таблица №1.1 - Технические показатели готового изделия

Наименование показателя	Значение
Коэффициент трения	0,05-0,1
Плотность, кг/м3	1750
Твердость по Шору	D85
Диапазон рабочих температур, ° С	-40…+130

По внешнему виду плиты имеют гладкую поверхность, с ровными кромками. На поверхности плит допускается разнотонность, но не допускается наличие включений, например пузырьков воздуха или иного брака. После выдержки в 48 часов плиты являются полностью безопасными для использования в помещениях, где работают люди.

1.2 Обоснование выбора сырья

Эпоксидная смола и отвердитель

Эпоксидные смолы являются важнейшим классом реактопластов, широко применяемым от бытовых клеевых композиций до конструкционных полимерных композиционных материалов (ПКМ). Эпоксидные смолы, содержащие в молекуле не менее двух эпоксидных (оксирановых, α-оксидных) или глицидиловых групп, включают множество разнообразных соединений.

Неотвержденные ЭС – термопластичные продукты, имеющие цвет от желтого до светло-коричневого и консистенцию от вязкой жидкости (Mn<600) до твердого стеклообразного вещества (Mn>1000) [1,19]. Они растворяются в кетонах, сложных эфирах, диоксане, хлорбензоле, особенно хорошо – в метилэтилкетоне, метилциклогексаноне. Низкомолекулярные смолы, в отличие от высокомолекулярных, растворяются в спиртах и ароматических углеводородах. Растворы и расплавы смол могут храниться длительное время (более года) [2,16].

Для характеристики ЭС используют эпоксидное число, т.е. содержание эпоксидных групп на 100 г смолы. Так, смолы ЭД-20 и ЭД-16 содержат соответственно 19-22% и 16-18% эпоксидных групп.

Эпоксидные смолы имеют широкое распространение в различных отраслях, как клеи, связующие для ПКМ, лаки и краски различного типа. При получении изделий из эпоксидных смол из сравнительно низкомолекулярных олигомеров с добавками различных модификаторов при отверждении получают неплавкие и нерастворимые матрицы и покрытия с хорошей химической и водостойкостью.

В промышленности эпоксидные смолы используют как покрытие. Нанесение твердых смазочных материалов на основе эпоксидных смол - более технологичный и менее трудоемкий процесс, чем, например, нанесение пластичных металлов. В то же время слоистые наполнители твердых смазочных материалов на основе эпоксидных смол (дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, слюда, диселенид молибдена и др.) обеспечивают более высокие антифрикционные и антизадирные свойства, чем пластичные металлы (серебро, медь, олово, свинец, их сплавы и др.) [3,16, 20].

Известно, что отвержденные эпоксидные полимеры являются достаточно хрупкими матрицами, поэтому широкое распространение получили различные методы их модификации. Например, введение в олигомер термопластичных модификаторов позволяет повысить прочностные характеристики отвержденных композиций без снижения модуля упругости и температуры стеклования.

В качестве добавок могут применяться реакционноспособные и нереакционноспособные эластомеры, полисульфоны, полиимиды, полиэфииримиды, сополиэфиры, полиэтилентерефталат, полиметилметакрилат, поликарбонаты.

При разработке эпоксидных, а также и некоторых других связующих, являющихся в большинстве случаев многокомпонентными системами, особое значение приобретает вопрос о совместимости компонентов. Как правило, термопласт растворяется в эпоксидном олигомере, а в процессе отверждения происходит фазовое разделение, которое инициируется ростом молекулярной массы эпоксидного олигомера. В зависимости от условий отверждения фазовое разделение может протекать через образование и рост зародышей второй фазы или через спинодальный распад, т.е. формируется микрогетерогенная структура с областями, обогащенными одним из компонентов. При этом несовместимость компонентов и как следствие этого, неоднородность композиций, позволяют в ряде случаев получать системы с улучшенными свойствами по сравнению с немодифицированными эпоксидными полимерами [4,11].

Температурный режим отверждения определяет тип фазового разделения, а, следовательно, размер частиц дисперсной фазы. Тип фазового разделения оказывает существенное влияние на ударную прочность ПКМ. Считается, что выделяющаяся в процессе отверждения фаза полимера образует гомогенную дисперсию с размером частиц менее 1 мкм, обеспечивая снижение внутренних напряжений и повышение ударной вязкости, эластичности и трещиностойкости.

Максимальная теплостойкость композиции зависит от значения Тс модификатора. Если Тс модификатора ниже, чем у полимера-матрицы, то желательно добиваться максимального фазового разделения в процессе отверждения (модификация эластомерами). Если модификатор более теплостоек, чем эпоксиполимер - оптимальным может оказаться получение однофазной системы [5].

Для достижения наибольшего модифицирующего эффекта добавки необходимо сильное адгезионное взаимодействие межу матрицей и включениями. Очевидно, что наиболее прочным межфазное взаимодействие будет при образовании химических связей между фазами, т.е. модификатор должен иметь в своем составе функциональные группы, способные реагировать с одним из компонентов отверждающейся системы.

Основой для будущего компаунда была выбрана эпоксидная смола марки YD-128. Она имеет высокую адгезионную способность, возможно применение на различных поверхностях. Также обладает хорошими механическими свойствами и химической стойкостью. Отверждается всеми видами эпоксидных отвердителей как горячего, так и холодного отверждения. Также, у этой смолы относительно простой способ переработки. Неприхотливость данного материала в переработке играет одну из решающих ролей в выборе. В отличии от некоторых аналогов, при отвеждении не происходит подвспенивания, из-за которого в конченом продукте могут появится дополнительные поры и поверхностные дефекты. Все добавки к эпоксидной смоле хорошо перемешиваются и равномерно распределяются по объему [6,16].

В качестве отвердителя использовался продукт марки Epoximax (Полиэтиленполиамин) - полиаминный отвердитель для эпоксидных смол. Имеет хорошую совместимость и позволяет отверждать композицию при температуре рабочих помещений (~20 °С).

Антифрикционные добавки

Сульфид молибдена(IV) (дисульфид молибдена) — неорганическое бинарное химическое соединение четырехвалентного молибдена с двухвалентной серой. Химическая формула MoS₂. Дисульфид молибдена – это природный минерал (молибденит) с ярко выраженной слоистой структурой. Связь между слоями достаточно слабая, поэтому сдвиговое сопротивление по плоскости раздела незначительное. Именно этим обусловлен низкий коэффициент трения, который сохраняется даже при сильном нагреве и высоких нагрузках. Благодаря уникальным антифрикционным свойствам дисульфид молибдена широко используется в качестве наполнителя.

Графит (С) — минерал из класса самородных элементов, одна из аллотропных модификаций углерода. Графит представляет собой распространенный природный минерал, залегающий в виде зернистых, чешуйчатых или пластинчатых масс. Графит обладает высокими самосмазывающими свойствами, обусловленными его высокой адгезией к различным поверхностям и легкостью скольжения по плоскостям спайности. Высокие антифрикционные свойства графита определяются образованием на скользящих поверхностях защитного слоя из гексагональных сеток атомов углерода. Коэффициент трения при скольжении полированного алюминия по графиту равен 0,18, полированной стали по реакторному графиту равен 0,2; графита по графиту 0,22 [7,8].

1.3 Характеристика выбранного сырья

Эпоксидная смола и отвердитель

Эпоксидные смолы — олигомеры, содержащие эпоксидные группы и способные под действием отвердителей образовывать сшитые полимеры.

В работе использовалась смола марки YD-128 (Аналог ЭД-20), которая является продуктом реакции дифенилолпропана с эпихлоргидрином. Характеристика смолы представлена в таблице № 1.2.

Таблица 1.2 – Физико-химические свойства YD-128

Свойство	Значение
Внешний вид	Прозрачная
Плотность при 25° С, г/см3	1,17
Вязкость при 25° С, МПа∙с	3000-4000
Эпоксидный эквивалент, г/моль	184-190
Эпоксидных групп, %	22,6-23,4
Гидролизуемого хлора, %	0,05

В качестве отвердителя использовался полиэтиленполиамин (ПЭПА) марки Epoximax - полиаминный отвердитель для эпоксидных смол. Характеристики представлены в таблице № 1.3.

Таблица 1.3 Физико-химические свойства ПЭПА

Свойство	Значение
Цвет, по Гарднеру	2
Аминное число, мг КОН/г	305-335
Вязкость при 25° С, мПа∙с	275-375
Плотность при 25° С, г/см3	1,04
Эквивалент отвердителя, г/экв	95

Сульфид молибдена

Сульфид молибдена(IV) (дисульфид молибдена) — неорганическое бинарное химическое соединение четырехвалентного молибдена с двухвалентной серой. Химическая формула MoS₂. Природный минерал. В обычном состоянии – порошок черного цвета. Используется как антифрикционная добавка. Исходные характеристики представлены в таблице № 1.4.

Таблица 1.4 – Характеристики сульфида молибдена (IV)

Свойство	Значение
Внешний вид	черный глянцевый кристаллический порошок
Молярная масса, г/моль	160,07
Плотность, г/см3	4,68-5,07
Температура плавления, ° С	2100
Размер частиц, мкм	<7

Графит

Графит (С) — минерал из класса самородных элементов, одна из аллотропных модификаций углерода.

Кроме природного, известны искусственные графиты, получаемые раз­личными способами. Для всех видов искусственного и природного графитов свойственны раз­личные устойчивые дефекты структуры (дефекты слоевой укладки, двойники, винтовые и краевые дислокации, "дырочные" дефекты), что обусловливает из­менение в весьма широком диапазоне механических, теплофизических, полу­проводниковых и других свойств углеродных материалов. В работе использовался графит марки ГЭ – 1, характеристики которого представлены в таблице № 1.5.

Таблица 1.5 – Характеристики ГЭ -1

Свойство	Значение
Внешний вид	черный глянцевый кристаллический порошок
Молярная масса, г/моль	12,01
Плотность, г/см3	2,26
Температура плавления, ° С	3700
Размер частиц, мкм	<15

1.4. Обоснование метода переработки

Получение изделий методом прессования

Чтобы создать рельсу для использования в станках ЧПУ нужно решить несколько задач:

- Первое - требуется смешать компоненты в течение определенного времени для достижения однородного состояния;

- Второе - придать компонентам форму готового изделия, с заданными размерами;

- Третье - нужно создать на поверхности изделия ровный слой материала, при этом, выгнать весь воздух из заготовки и создать определенное давление внутри материала, для лучшего его уплотнения.

Исходя из данных задач, был предложен вариант производства изделий методом прессования, в котором последовательно проводятся требуемые действия, а именно, приготовление композиции в смесителе, затем загрузка ее в форму, и прессование полученной заготовки. Под действием пуансона формируется ровное полотно с требуемым коэффициентом трения на поверхности. Таким образом, достигается оптимальное соотношение прочностных и поверхностных свойств готовых изделий.

Данный метод переработки является одним из самых распространенных при изготовлении изделий, где единичное качество должно быть на более высоком уровне, чем производительность. Дополнительно к этому, прессование лишено недостатков литья реактопластов под давлением.

1.5. Физико-химические основы технологического процесса

Отвержденная эпоксидная смола представляет собой композиционный материал с плотностью 1100 - 1300 кг/м³. Для производства толстостенных изделий выбирается марка с эпоксидным числом 18-22. Отвердителем данной смолы является полиэтиленполиамин (ПЭПА). Этот отвердитель реагирует со смолой при температуре выше 10° С, отлично смешивается и не выделяет сторонних продуктов в реакционную среду.

Основным составляющим композиционной смолы являются добавки: графит и соли молибдена. Они модулируют антифрикционные свойства получаемого материала для его использования в машиностроении.

В данном случае смолу перерабатывают методом смешивания с добавками с последующим холодным прессованием. Данный метод позволяет изготовить материал с надлежащим уплотнением, без включений воздуха и неровностей поверхности.

До загрузки в форму смолу смешивают с отвердителем, и добавляют модификаторы согласно рецептуре. Затем полученную смесь загружают в пресс-форму, создают давление, и оставляют до полного отверждения.

В форме в процессе выдержки протекает процесс сшивания смолы [9,15].

Эпоксидные группы реагируют с аминным отвердителем по общей формуле, представленной на рисунке 1.

 

Рисунок 1 - Схема отверждения эпоксидной смолы

Аминные группы реагируют с эпоксидными, создавая трехмерную структуру.

Отсутствие необходимых данных не позволяет предвидеть условия, в которых может реализоваться тот или иной механизм активации эпоксидной группы. В теоретических работах, опубликованных в 1988-1990 годы. высказывались разнообразные суждения относительно способа активации эпоксидными соединениями. Постепенно преобладающей стала точка зрения, согласно которой такие реакции идут через образование циклического или ациклического переходного состояния («пуш» - «пул»), представленного на рисунке 2.

Последовательность соединения компонентов в переходный комплекс и до настоящего времени является предметом дискуссии. Некоторые авторы полагают, что существенным моментом реакции амина с эпоксидной группой является атака нуклеофила (амина) на а-углеродный атом эпоксидной группы, т.е. имеет место следующая последовательность реакций, представленная на рисунке 3:

Нельзя отрицать тот факт, что несмотря на разные возможные варианты протекания процессов в системе, получаемые вещества всегда одинаковы. Но неодинаковы следствия, выводимые из этих систем. В частности, по-разному приходится объяснять наблюдаемые в экспериментах зависимости [13,14]. Различными должны быть приемы ускорения и ингибирования процесса отверждения, не одинаковыми будут выводы, которые следуют из соответствующих уравнений кинетики. Ясно, что понимание механизма активации эпоксидной группы определяет подходы к оптимальному управлению отверждением эпоксидных композиций. Поэтому, указанному механизму имеет смысл уделить больше внимания.

Несмотря на то, что эпоксидные смолы обладают широким диапазоном физико-химических свойств, они обладают и рядом недостатков. Для устранения этих недостатков применяется их модификация. Модификация эпоксидов представляет собой любое изменение состава композиции. Это и введение в композицию пеногасителей, и применение новых сшивающих агентов, применение вместо смолы с эпоксидным числом ~20, других вариаций.

Наполнителями для композиционных материалов могут служить почти все существующие в природе и созданные человеком материалы. При введении наполнителей в смолы обычно преследуется цель экономии дефицитного органического сырья и удешевления конечного продукта, направленного изменения технологических параметров переработки полимерных композиций и физических свойств изделий. В ряде случаев добавка наполнителя способствует улучшению механических свойств композита. Обычно для этой цели используют порошкообразные и волокнистые наполнители.

Для снижения полимероемкости используют следующие наполнители: природные, синтетические, наполнители растительного происхождения, промышленные и бытовые отходы.

Из дисперсных наполнителей наилучшие результаты по усилению смол дают полые микросферы. Они повышают жесткость, ударную прочность, теплостойкость, износостойкость, формоустойчивость и снижают коэффициент термического расширения. Деформационные и прочностные свойства смол можно повысить с помощью наполнителей с частицами чешуйчатой формы. Самыми распространенными усиливающими наполнителями являются стеклянные волокна. Они относительно дешевы и просты, сохраняют форму и эксплуатационные характеристики в широком температурном диапазоне, негорючи, стойки ко многим агрессивным средам, плохо проводят тепло и электрический ток. Столь ценный комплекс свойств этих волокон в сочетании с высоким усиливающим эффектом определяет их широкое использование как наполнителя для полимера.

Полученный композит является инертным полимерным химически стойким материалом, токсикологически безвредным. Температурный диапазон эксплуатации отвержденной смолы: от -60 до+100°С. При температуре до +140°С выделение токсических веществ из материала не происходит. При нагревании выше плюс 140°С возможно выделение летучих продуктов термоокислительной деструкции, содержащих окись углерода, формальдегид, ацетальдегид, органические кислоты, двуокись углерода.

Эпоксидная смола без огнегасящих добавок является трудногорючим материалом. При возникновении пожара изделия следует тушить всеми известными средствами пожаротушения: пенными и углекислыми огнетушителями, песком, водой, асбестовым полотном.

В случае пожара избегать вдыхания дымовых газов, пользоваться респиратором. При попадании расплава на кожу ее следует охладить водой, затем удалить.

1.6. Описание технологической схемы производства

Технологический процесс получения композиционных направляющих:

Взвешивание компонентов композиции

Смешивание в реакторе

Прессование изделия

Механическая обработка

Контроль и упаковка готовой продукции

1. Взвешивание компонентов композиции

Композицию для прессования готовят по рецептуре, приведенной в таблице № 1.6

Таблица № 1.6 – Композиция для прессования эпоксидной смолы

Наименование компонента	Рецептура в масс. ч. смолы
Смола ЭД-20	100
Сульфид молибдена (IV)	25
Графит	5
Отвердитель (ПЭПА)	10

Взвешивание компонентов композиции производится на весах.

2. Смешивание в реакторе

Чтобы добиться полной однородности компоненты компауна нужно тщательно перемешать в течение долгого времени. Не допускается использования для данной стадии диспергаторов или высоких скоростей смешения, так как в обоих случаях система начинает насыщаться воздухом, что впоследствии приведет к появлению пузырей газа в готовом изделии. Если учесть, что готовые рельсы не должны иметь таких дефектов, то все завоздушенные продукты отправятся в брак.

Через загрузочную воронку смесь компонентов поступает в реактор смешения. В результате движения лопастей реактора продукты промешиваются до однородного состояния. После определенного времени смешивания в реактор добавляется отвердитель, чтобы равномерно распределиться по массе композиции.

Затем, из реактора, готовая к отверждению композиция разливается в формы для прессования, и отправляется на пресс.

3. Прессование изделий

Прессование изделия производится на гидравлических прессах типа ДГ2432 усилием 300-400 кН с пресс-формой закрытого типа. Перед загрузкой заготовок в пресс-форму производится ее смазка силиконом. Форму переносят под плиту пресса, затем плиты смыкаются и выдерживают в течении определенного времени под давлением 5 МПа. По истечении времени выдержки плиты пресса размыкают, а изделие вынимают путем рассоединения формы.

4. Механическая обработка.

Механическая обработка производится путем шлифовки кромок полученного изделия с помощью станка механической шлифовки.

5. Контроль и упаковка готовой продукции

На стадии контроля проверяются будущие рельсы на предмет брака. В первую очередь оценивается внешний вид и соответствие поверхностных качеств. Изделия проверяются на приборе, определяющем коэффициент трения по металлическому направляющему.

Если изделие отвечает входным параметрам, его упаковывают и отправляют на склад готовой продукции.

1.7. Нормы технологического режима и контроль производства

Контроль над стадиями процесса и технологическими параметрами представлен в таблице №1.7.

Таблица №1.7 – нормы технологического режима и контроль производства.

Наимено-вание стадии процессса	Показатели, обязатель-ные для проверки	Периодич-ность контроля		Нормы и тех. показатели		Методы испытания и средства контроля			Контро-лирует
1. Входной контроль сырья и компози-ции	Плотность образца Внешний вид	Каждая партия		1,2 г/см3		ГОСТ 12730.1-78 Визуально			Лабо-рант
2.Приготов-ление компози-ции	Время	Каждая партия		25+-5 мин		Часы			Аппа-ратчик
3.Пресо-вание	Давление/ Время	Каждая запрессовка/ каждая запрессовка		Не более 10 МПа/ на 1мм толщины- 1мин выдержки		Ма-нометр/ секундо-мер			Прес-совщик
4.Контроль готовой продукции	Качество поверхности/ Геометрические размеры		Каждый образец/ каждый образец		Стандарт/ Техноло-гические требова-ния		Визу-ально/ Линейка, штанген-циркуль	Контро- лер ОТК

1.8. Виды брака и способы его устранения

Различные отклонения от нормального хода технологического процесса на всех стадиях приводят к дефектам изделий. Дефекты – допускаемые отклонения (по техническим условиям). Брак – это не допустимые дефекты. Даже при исправной пресс-форме, доброкачественном материале и хорошо работающем оборудовании возможно появление так называемого технического брака. Основные виды брака, а также причины и способы его устранения представлены в таблице №1.4.

Таблица № 1.4 - виды брака на линии и способы его устранения

Вид брака и его проявление	Причина отклонения	Способы устранения
1. Появление пузырьков на поверхности	Повышенное обогащение смеси воздухом	Уменьшение скорости смешивания; добавление пеногасителей
2. Угол поверхности плиты отличен от 90°	Не отрегулирован угол пуансона	Устранить люфт пуансона
3. Поверхность имеет излишнюю шероховатость	Поверхность пуансона или матрицы загрязнена	Устранить загрязнения или отшлифовать поверхность прессуемых частей
4. Прочность плиты отличается от заданных допустимых значений	Нарушение в рецептуре или температурном режиме	Проверить состояние реактора, композиции, температуру на позиции смешивания

1.9 Описание работы основного оборудования

Пресс гидравлический ДЕ 2432

Пресс гидравлический ДЕ 2432 предназначен для получения изделий из термопластов и реактопластов методом прямого и трансферного прессования.

Аппаратура прессов предусматривает работу в полуавтоматическом режиме и наладочных режимах. При прямом или трансферном прессовании обеспечивается автоматическое поддержание заданной температуры матрицы и пуансона.

Основной несущей конструкцией пресса является станина, в верхнюю поперечину которой встроен главный цилиндр. На цилиндре установлен бак и клапан наполнения. В нишах станины расположены цилиндры возврата, трубопроводы, механизм конечных выключателей ползуна.

Выключатель с механизмом конечных выключателей закреплен в нижней поперечине станины.

Электроаппаратура пресса размещена в отдельном шкафу, закрепленном на фундаменте справа от станины пресса. Гидроагрегат закреплен на фундаменте слева от пресса. Станина пресса рамного типа, сварная.

В прессе установлен главный цилиндр плунжерного типа. на верхнем торце цилиндра закреплен шпильками клапан наполнения и с помощью разрезных колец бак наполнения.

В регулируемых направляющих станины с текстолитовыми накладками перемещается ползун. Ползун пресса опирается на плунжеры цилиндров возврата.

Уплотнение главного и возвратных цилиндров манжетного типа. Выталкиватель представляет собой цилиндр поршневого типа и вместе с механизмом конечных выключателей выталкивателя смонтированы в нижней поперечине станины. Механизм поперечных выключателей ограничивает ход ползуна, а механизм конечных выключателей выталкивателя – ход выталкивателя. Заданная температура нагрева матрицы и пуансона контролируется и поддерживается автоматически. Привод пресса от индивидуального гидроагрегата, установленного на фундаменте рядом с прессом. на прессе можно работать с выталкивателем и без него, с отключенным двигателем на время выдержки под давлением и без отключения двигателя, с подпрессовками и без подпрессовок. Смазка пресса производится вручную.

1.10 Выбор вспомогательного оборудования

1.Выбираем электропогрузчик ЭП103КАС с характеристиками:

номинальная грузоподъемность – 1000 кг;

масса с батареей – 2270 кг;

высота подъема вил – 3300 мм.

2. Выбираем реакционный смеситель с якорными лопастями от фирмы «IMIXING» с характеристиками:

время перемешивания, ч. – до 20;

количество материала, загружаемого на 1 цикл, кг – до 50.

После получения данных о требуемых объемах производства, может потребоваться выбор оборудования других модификаций. Установлено, что выбранные производители вспомогательного оборудования могут предоставить аппараты, которые могут перерабатывать максимально возможные объемы продукции. Исходя из этого делаем вывод, что марка оборудования выбрана верно.

2 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ

2.1. Охрана окружающей среды

2.2. Основные правила безопасной эксплуатации производства

2.2.1. Классификация отделения цеха по взрывоопасной и пожарной

опасности, санитарной характеристике производственных зданий,

помещений и наружных установок.

Отделения цеха относятся к категории пожароопасности – В. Степень огнестойкости по СНИП 2.01.05-82 – 5.

Классификация взрывоопасности – П-11А. Группа производственных процессов санитарной характеристики:

- смешивание – 1В

- прессование – 3Б

2.2.2. Пожаро-взровоопасные и токсические свойства сырья, полупродуктов, готового продукты и отходов производства.

Исходные вещества для создания отвержденной эпоксидной смолы при комнатной температуре не образуют новых опасных веществ. не способно провоцировать горение или воспламенение, поэтому его относят к 2 классу опасности. Эпоксидная смола не воспламеняется даже тогда, когда ее вносят в открытый огонь. Но при работе с таким материалом необходимо придерживаться правил безопасности.

Люди, которые работают непосредственно с такими веществами, должны иметь защитные средства. Такими средствами считаются: респиратор и спецодежда. Помещения, где производятся эпоксидные смолы, должны иметь вентиляцию. При попадании этого вещества на кожу, оно может вызвать кожные воспаления и дерматиты. Также может наблюдаться аллергическая реакция на компоненты смолы.

2.2.3. Наиболее опасными моментами в технологии производства изделий из смолы при отклонении нормативного технологического режима являются:

а) Возможность поражения электрическим током при отсутствии или неисправности заземления, повреждения изоляции электропроводки и электрооборудования;

б) Возможность получения термических ожогов открытых участков тела при работе без полагающейся спецодежды и рукавиц контакта нагретых приборов с незащищенными участками тела и при контакте с неизолированными нагретыми поверхностями.

в) Возможность получения механических травм от вращающихся частей механизмов, при работе без ограждений, неисправной блокировке.

2.2.4. Условия безопасного ведения процесса:

целях обеспечения обязательных условий безопасного ведения процесса, вызывающих возможность ожогов, травм, взрывов, отравлений необходимо:

а) к самостоятельной работе допускать рабочих, практически ознакомленных с правилами ведения работ на данной стадии, устройством агрегатов, инструкциями в сдаче экзаменов квалификационной комиссии;

б) соблюдать все нормы, установленные технологическим регламентом, инструкциями по технике безопасности, пожарной профилактики;

в) работа должна проводиться в спецодежде и индивидуальных средствах защиты (хлопчатобумажные костюмы мужские по ГОСТ 27575-873МИ и женские по ГОСТ 27574-873МИ, рукавицы ГОСТ 12.4.010-75,

защитные очки ТИП-Г ГОСТ 12.4.013), иметь при себе противогаз марки БКФ ГОСТ 12.4.121, респиратор У-2К ТУ 6-16-2267-78, резиновые перчатки ГОСТ 20010-74 тип П;

г) во время работы следить за работой приточно-вытяжной вентиляции;

д) все вращающиеся и движущиеся части механизмов должны иметь глухие ограждения, иметь исправные блокировочные устройства;

е) пуск в работу и эксплуатация оборудования проводятся в соответствии с порядком, установленным инструкцией;

ж) технологическое оборудование, двигатели и пусковая аппаратура должны быть надежно заземлены;

з) перед чисткой или ремонтом оборудования дежурный электрик должен снять напряжение и на пусковых кнопках вывесить плакат «НЕ ВКЛЮЧАТЬ! Работают люди»;

и) во избежание пожаров запрещается производить работы с открытым огнем в случаях скопления на рабочих местах большого количества сырья и готовой продукции.

2.2.5. При возникновении пожара:

немедленно прекратить все работы и вывести людей из опасной зоны;

отключить энергоснабжение отделения, в котором возникло возгорание;

оставить приточно-вытяжную вентиляцию;

сообщить в пожарную команду;

организовать тушение пожара имеющимися средствами пожаротушения;

возобновить работу после ликвидации пожара с получением письменного заключения комиссии, расследовавшей причины пожара.

В помещениях строго следить за чистотой помещения и оборудования, исключать скопление пыли.

2.2.6. Источниками шума и вибрации могут быть: ректор смешения, пресс. Монтаж перечисленного выше оборудования проводится строго по паспортам.

2.2.7. Заряды статического электричества могут возникнуть на поверхности технологического оборудования и трубопроводов, при перемешивании массы. Для защиты от статического электричества и для предупреждения его возникновения применяют отвод зарядов путем заземления поверхностей, на которых могут накапливаться заряды статического электричества. Заземлению подлежит все электрооборудование, промежуточные емкости, трубопроводы, пневмотранспорт.

Осмотр и измерение электрических сопротивлений заземляющих устройств для защиты от статического электричества должны проводиться одновременно с проверкой заземления электрооборудования цеховых установок.

Молниезащиту производства выполнять согласно действующим правилам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте проведены исследования процесса вспенивания полиэтиленовых композиций с целью выявления основных закономерностей получения сшитого высоковспененного материала.

Установлена взаимосвязь процессов газовыделения и сшивания.

Изучена кинетика термического разложения АДА в полиэтиленовой композиции и влияние на его термораспад сшивающего агента и катализаторов. Обоснован выбор и концентрация компонентов каталитической системы, служащей для регулирования температуры и скорости разложения АДА. Найдено, что совместное применение стеарата цинка с окисью цинка вызывает только снижение температуры разложения АДА в узком температурном интервале. Добавка стеариновой кислоты регулирует скорость разложения АДА, что способствует вспениванию полиэтилена с постоянной скорость в широком диапазоне температур 150 – 170 °С без опасности перегрева.

Для получения сшитого высоковспененного полиэтилена с однородной мелкоячеистой структурой изучены эффективность и степень сшивания полимера перекисью дикумила. Установлена оптимальная степень сшивания полиэтилена, равная 40 – 60% нерастворимой гель – фракции, что соответствует 0,5 – 1,0 в.ч. перекиси дикумила в полимере. Увеличение степени сшивания более 60% приводит к получению пенопласта с очень мелкоячеистой структурой и кажущей плотностью, равной 0,08 – 0,1 г/см³.

Изучены свойства пенополиэтилена, полученного прссовым методом, в зависимости от количества АДА и перекиси дикумила. С увеличением степенни сшивания полиэтилена повышается способность пенопласта к сопротивлению деформации и ползучести и более быстрому восстановлению после снятия нагрузки.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Николаев༌, А༌Ф༌. Т༌е༌х༌н༌о༌л༌о༌г༌и༌я п༌о༌л༌и༌м༌е༌р༌н༌ы༌х м༌а༌т༌е༌р༌и༌а༌л༌о༌в༌: у༌ч༌е༌б༌н༌о༌е п༌о༌с༌о༌б༌и༌е / А༌.Ф༌. Н༌и༌к༌о༌л༌а༌е༌в༌, В༌.К༌. К༌р༌ы༌ж༌а༌н༌о༌в༌с༌к༌и༌й༌, В༌.В༌. Б༌у༌р༌л༌о༌в и д༌р༌.; п༌о༌д р༌е༌д༌. В༌.К༌. К༌р༌ы༌ж༌а༌н༌о༌в༌с༌к༌о༌г༌о༌. – С༌П༌б༌: П༌р༌о༌ф༌е༌с༌с༌и༌я༌, 2008. – 544 с༌.

2. Н༌и༌к༌о༌л༌а༌е༌в༌, А༌.Ф༌. Т༌е༌х༌н༌о༌л༌о༌г༌и༌я п༌л༌а༌с༌т༌и༌ч༌е༌с༌к༌и༌х м༌а༌с༌с / - М༌.: Х༌и༌м༌и༌я༌, 1990. - 368 с༌.

3. Э༌н༌ц༌и༌к༌л༌о༌п༌е༌д༌и༌я п༌о༌л༌и༌м༌е༌р༌о༌в༌. М༌.: С༌о༌в༌е༌т༌с༌к༌а༌я э༌н༌ц༌и༌к༌л༌о༌п༌е༌д༌и༌я༌, 1974. - 1032 с༌. – 2 т༌.

4. К༌у༌л༌е༌з༌н༌е༌в༌, В༌. Н༌. С༌м༌е༌с༌и п༌о༌л༌и༌м༌е༌р༌о༌в༌. – М༌.: Х༌и༌м༌и༌я༌, 1980. – 303 с༌.

Н༌и༌л༌ь༌с༌е༌н༌, Л༌. М༌е༌х༌а༌н༌и༌ч༌е༌с༌к༌и༌е с༌в༌о༌й༌с༌т༌в༌а п༌о༌л༌и༌м༌е༌р༌о༌в и п༌о༌л༌и༌м༌е༌р༌н༌ы༌е к༌о༌м༌п༌о༌з༌и༌ц༌и༌и / Л༌. Н༌и༌л༌ь༌с༌е༌н༌. - М༌.: Х༌и༌м༌и༌я༌, 1978. - 312 c.

5. К༌а༌л༌и༌н༌ч༌е༌в༌, Э༌.Л༌. В༌ы༌б༌о༌р п༌л༌а༌с༌т༌м༌а༌с༌с д༌л༌я и༌з༌г༌о༌т༌о༌в༌л༌е༌н༌и༌я и э༌к༌с༌п༌л༌у༌а༌т༌а༌ц༌и༌и и༌з༌д༌е༌л༌и༌й / Э༌.Л༌. К༌а༌л༌и༌н༌ч༌е༌в༌, М༌.Б С༌а༌к༌о༌в༌ц༌е༌в༌а༌. - М༌.: Х༌и༌м༌и༌я༌, 1987. - 416 c.

6. А༌л༌е༌н༌т༌ь༌е༌в༌, Ю༌.А༌. С༌в༌я༌з༌у༌ю༌щ༌и༌е д༌л༌я п༌о༌л༌и༌м༌е༌р༌н༌ы༌х к༌о༌м༌п༌о༌з༌и༌ц༌и༌о༌н༌н༌ы༌х м༌а༌т༌е༌р༌и༌а༌л༌о༌в༌: У༌ч༌е༌б༌н༌о༌е п༌о༌с༌о༌б༌и༌е д༌л༌я с༌т༌у༌д༌е༌н༌т༌о༌в п༌о с༌п༌е༌ц༌и༌а༌л༌ь༌н༌о༌с༌т༌и "К༌о༌м༌п༌о༌з༌и༌ц༌и༌о༌н༌н༌ы༌е н༌а༌н༌о༌м༌а༌т༌е༌р༌и༌а༌л༌ы༌". - М༌.: М༌Г༌У и༌м༌. М༌.В༌. Л༌о༌м༌о༌н༌о༌с༌о༌в༌а༌, 2010. - 69 с༌.

7. С༌а༌у༌н༌д༌е༌р༌с༌, Д༌. Х༌и༌м༌и༌я п༌о༌л༌и༌у༌р༌е༌т༌а༌н༌о༌в / Д༌. С༌а༌у༌н༌д༌е༌р༌с༌, К༌. Ф༌р༌и༌ш - М༌.: Х༌и༌м༌и༌я༌, 1968. - 470 с༌.

8. П༌а༌у༌э༌р༌с༌, П༌. О༌. С༌и༌н༌т༌е༌т༌и༌ч༌е༌с༌к༌и༌е с༌м༌о༌л༌ы и к༌а༌у༌ч༌у༌к༌и - М༌.: Г༌о༌с༌у༌д༌а༌р༌с༌т༌в༌е༌н༌н༌о༌е н༌а༌у༌ч༌н༌о༌-т༌е༌х༌н༌и༌ч༌е༌с༌к༌о༌е и༌з༌д༌а༌т༌е༌л༌ь༌с༌т༌в༌о х༌и༌м༌и༌ч༌е༌с༌к༌о༌й л༌и༌т༌е༌р༌а༌т༌у༌р༌ы༌, 1979. - 280 c.

9. К༌у༌л༌е༌з༌н༌е༌в༌, В༌. Н༌. С༌м༌ес༌и п༌о༌л༌и༌м༌е༌р༌о༌в༌. – М༌.: Х༌и༌м༌и༌я༌, 1980. – 303 с༌.

10.Б༌е༌с༌п༌а༌л༌о༌в༌, Ю༌. А༌. М༌н༌о༌г༌о༌к༌о༌м༌п༌о༌н༌е༌н༌т༌н༌ы༌е с༌и༌с༌т༌е༌м༌ы н༌а о༌с༌н༌о༌в༌е с༌м༌е༌с༌е༌й п༌о༌л༌и༌м༌е༌р༌о༌в / Ю༌. А༌. Б༌е༌с༌п༌а༌л༌о༌в༌, Н༌. Г༌. К༌о༌н༌о༌в༌а༌л༌е༌н༌к༌о – Л༌.: Х༌и༌м༌и༌я༌, 1981. – 88 с༌.

11. Макаров В.А., Контенармусов В.Б. «Промышленные Справочник» – М.: АНО «Издательство «Химия»», «КолосС»», 2003 – 408 с.

12. Коршак В.В. Технология пластических масс / В.В. Коршак. – М.: Химия, 1972. – 558 с.

13. «Берлин А.А. Основы производства газонаполненных пластмасс и эластомеров» - Москва, Госхимиздат, 1954. - 191 с.

14. Методические указания к выполнению курсового и дипломного проектов по теме «Проектирование производств по переработке пластмасс методом прессования» / Владим. гос. ун-т; Соств.: З.А. Кудрявцева. Владимир, 1999, 48с.

15. Вредные вещества в промышленности: Справочник для химиков,инженеров и врачей. В 3-х томах / Под ред. Н.В. Лазарева, Э.Н. Левиной - Т.1-2. - Изд. 7-е, пер. и доп. – Л.: Химия, 1976. – 1216 с.

16. Стрепихеев. А.А., Деревицкая В. А. Основы химии высокомолекулярных соединений. Изд. 3-е, пер. и доп. – М.:»Химия», 1976. – 440 с.

17. Бортников В. Г. Основы технологии переработки пластических масс:учебное пособие для вузов. – Л.:Химия, 1983. – 304 с12.

18. ГОСТ Р 12.4.233-2007 ССБТ. Средства индивидуальной защиты органов дыхания.

19. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов, и средства их тушения. Справ. Изд.: в 2-х книгах / А.Я. Корольченко., Д.А. Корольченко – М.: Асс. «Пожнаука», 2004. 713 с

20. Завгородний В. К., Калинчев Э. Л., Махаринский Е.Г. Оборудование предприятий по переработке пластмасс. – Л.: Химия, 1972. – 464 с.

21. Козлов Н. А. Нормоконтроль и оформление дипломных и курсовых проектов, дипломных работ и выпускных квалификационных работ бакалавров/ Владим.гос.ун-т,2008г.-120с

Код для цитирования: Скопировать