38. Неразрушающие методы формообразования вязкотекучих материалов

В качестве элементов электронных приборов материалы, обладающие вязкотекучими свойствами при комнатных температурах, не используют.

Эти свойства у материалов проявляются при повышении температуры. Т.е. формообразование производится при высоких температурах. Условием проведения процессов таких материалов является неравенство

t_рел<<t_пр

где t_рел - время релаксации материала;

t_пр - время проведения процесса.

То есть за время процесса t_пр, материал должен успеть заполнить соответствующую форму без больших внешних нагрузок.

На практике формообразование вязкотекучих материалов осуществляют следующими методами литья: литьё в кокиль, литье по выплавленным моделям, литьё под давлением, центробежное литьё и литьё в виде штамповки жидкого металла.

Металлические формы с помощью которых получают детали, называют кокилем, а литье в металлические формы литьем в кокиль.

В зависимости от сложности детали кокиль может быть выполнен с одной (например, горизонтальной) или двумя (горизонтальной и вертикальной) плоскостями разъема. Увеличение количества плоскостей разъема уменьшает точность изготовления отливки из-за возможного перекоса частей формы относительно друг друга и уменьшения общей жесткости формы.

Достоинством этого метода является многократное использование формы.

Более перспективным методом, чем литье в кокиль, является литье по выплавляемым моделям.

Сущность метода заключается в том, что модель литейной формы изготавливается из легкоплавкого материала (парафина, стеарина и т.д.) и покрывается огнеупорной оболочкой, затем литейную форму модели выплавляют.

В полученную форму высокого качества заливают жидкий металл, а после охлаждения и кристаллизации металла форму разрушают и освобождают отливку.

Достоинством метода является высокая точность отливок. Недостатком высокая себестоимость отливок, за счет одноразового использования литейной формы.

Наиболее перспективным является литье под давлением, т.е. металл впрыскивается в форму. Основное преимущество этого метода высокая производительность и качество отливок, а хорошая заполняемость форм позволяет отливать тонкостенные детали.

При литье под давлением повышаются механические свойства металлических отливок, так как из-за высокой теплопроводности металлической формы расплав быстро охлаждается, что приводит к образованию мелкозернистой структуры отливки и соответственно повышению ее механических свойства, в том числе прочности.

К недостаткам такого литья следует отнести высокую стоимость пресс-форм и сложность применяемого технологического оборудования.

Центробежное литье заключается в том, что затвердевание материала происходит во вращающейся литейной форме. Так как материал затвердевает под давлением центробежных сил, он значительно уплотняется, повышаются его механические свойства, отливка становится прочнее. Этот способ наиболее эффективен при использовании для литья материалов с повышенной вязкостью.

К недостаткам следует отнести относительно высокую трудоемкость операции и сложность точной дозировки исходного материала.

Другой разновидностью литья под давлением, напоминающей холодную штамповку, является метод штамповки жидкого металла.

Различают штамповку жидкого металла перемещением (выдавливанием) с кристаллизацией и штамповку без перемещения с кристаллизацией. В первом случае форма расплава в процессе штамповки изменяется, во втором нет.

Штамповку жидкого металла производят на гидравлических прессах при сравнительно низких температурах металла, когда он находится в кашеобразном состоянии. Так, например, для алюминиевых сплавов (T_пл»660 ⁰С) температура заливки материала в форму составляет 900‑950 ⁰ С, а температура штамповки 330 400 ⁰С.

При производстве электронных приборов методы литья применяют при изготовлении пластмассовых корпусов полупроводниковых приборов и интегральных микросхем; при изготовлении анодов искусственного охлаждения мощных электровакуумных приборов.

Из рассмотренных наиболее широкое применение нашел метод литья под давление в металлические формы.

Несколько специфичными являются методы формообразования стекла при изготовлении колб, трубок и штабиков. Вязкость стекломассы в этом случае меняется от 10³ до 10⁹ Па (1Пуаз=Па*с=н*с/м²=кг*м*с/м*с²=кг/м*с) и позволяет производить формообразование изделия путем выдувания или вытягивания.

Выдувание производят с помощью наборной трубки, на конце которой помещают порцию нагретого стекла. Под действием подаваемого в трубку воздуха стекло раздувается принимая форму сферы или воспроизводя контуры внутренней поверхности специальной металлической формы. После охлаждения деталь затвердевает и ее отделяют от наборной трубки, направляя на дальнейшие операции технологического цикла.

Вытягивание состоит в подаче стекломассы на специальный мундштук или оправку. Стекломасса под действием собственного веса стекает с поверхности мундщтука и затвердевает образуя трубу.