Полимер для литья и механообработки

химия высокомолекулярных соединений и всего, что так или иначе удалось полимеризовать
whatever got plymerized - comes here. Professionals only!
Ответить
NeoOrganics
Сообщения: 4
Зарегистрирован: Вт апр 22, 2014 11:29 am

Полимер для литья и механообработки

Сообщение NeoOrganics » Вт апр 22, 2014 12:35 pm

Здравствуйте.

Помогите, пожалуйста, подобрать правильный полимер для следующей цели: мы хотим изготовить объёмную деталь небольших размеров (до 10 см в любом направлении), состоящую из отдельных стальных элементов, используя полимер как связующий элемент (возможности использовать крепёжных деталей нет).

Последовательность такая: в форму для заливки укладываются на свои места стальные элементы, далее в форму заливается полимер, заполняя собой всё свободное пространство. После этого происходит сушка, чтобы полимер затвердел. После отверждения заготовка обрабатывается на фрезерном станке, заготовке придаётся требуемая форма. При обработке срезается как часть полимера, так и часть металла.

Как мы понимаем, основные характеристики полимера должны быть:
1. Высокая адгезия к металлу, чтобы деталь получилась монолитной.
2. Низкая усадка, чтобы получать объёмные конструкции.
3. Высокая прочность и достаточная твёрдость, чтобы держать форму и надёжно крепить между собой стальные элементы.
Остальные параметры (время отверждения, цвет, токсичность и т.п.) не так важны.

На основе этих требований в качестве полимера мы выбрали эпоксидную смолу ЭД-20 и отвердитель М-4. Смешивать старались в пропорции 100 к 20, как указано в документации. Но заготовка получилась неудачной, после отверждения смола стала слишком твёрдой и хрупкой, поэтому при механической обработке эпоксидка стала крошиться и заготовка просто рассыпалась. Возможно, мы немного переборщили с отвердителем, поэтому так и получилось. С другой стороны, как мы сейчас считаем, возможно мы неудачно подобрали материал для нашей цели.

Сталкивался ли кто-нибудь с подобной задачей, может кто-нибудь что-то посоветует?
Может быть стоит изменить пропорции ЭД-20 и М-4, или вообще использовать другую смолу (эпоксидную, полиэфирную, акриловую) или отвердитель?

Заранее спасибо.

p.s. Примерный рисунок того, что мы хотим сделать: http://skladinstrumentov.ru/photo/616505.jpg
Только основание у нас будет полимерное, а сегменты металлические. Просто отливать нам не подходит, в любом случае нужна механообработка для получения точных размеров.

AAN
Сообщения: 254
Зарегистрирован: Ср мар 17, 2010 6:05 pm

Re: Полимер для литья и механообработки

Сообщение AAN » Вт апр 22, 2014 3:05 pm

Используйте инженерный полиуретановый клей с предобработкой поверхности. Если уж склеиваете эпоксидами, то используйте готовые клея типа ВК-9.
Посчитайте усилия резания при фрезеровании стали и соотнесите с прочностью клеевого соединения.

NeoOrganics
Сообщения: 4
Зарегистрирован: Вт апр 22, 2014 11:29 am

Re: Полимер для литья и механообработки

Сообщение NeoOrganics » Вт апр 22, 2014 4:11 pm

AAN писал(а):Используйте инженерный полиуретановый клей с предобработкой поверхности. Если уж склеиваете эпоксидами, то используйте готовые клея типа ВК-9.
Посчитайте усилия резания при фрезеровании стали и соотнесите с прочностью клеевого соединения.
Спасибо за ответ.
Если у вас есть опыт работы с полиуретановым клеем - не могли бы вы навскидку посоветовать для нас какие-либо марки клея?

Пытался найти информацию по полиуретану в интернете - натыкался на клей для отделочных и сувенирных работ. Нашёл один инженерный, для промышленности, но огорчает его максимальная температура - всего 50ºС. У нас рабочая температура устройства будет около 80 - 120 ºС, а максимально допустимая - около 150ºС.

Насчёт эпоксидки. Есть ли какое-то преимущество в однокомпонентных эпоксидках (кроме правильных пропорций)? Просто мы сейчас делаем макет устройства, и перемешивать компоненты нам не сложно. А эпоксидка ВК-9 - это та же ЭД-20, но с примесями.

Может быть нам стоит попробовать добавить пластификатор в ЭД-20 + М-4, или просто меньше отвердителя лить, или другой отвердитель (ПЭПА, ТЭТА)? Или, действительно, стоит сменить полимер?

P.S. Попробуем посчитать нагрузки на деталь при обработке...

AAN
Сообщения: 254
Зарегистрирован: Ср мар 17, 2010 6:05 pm

Re: Полимер для литья и механообработки

Сообщение AAN » Вт апр 22, 2014 4:45 pm

NeoOrganics писал(а): У нас рабочая температура устройства будет около 80 - 120 ºС, а максимально допустимая - около 150ºС.
Полиуретаны отпадают, как и большинство полимеров.
ВК-9 с 125градусами длительной прочности - пройдёт.
NeoOrganics писал(а): Насчёт эпоксидки. Есть ли какое-то преимущество в однокомпонентных эпоксидках (кроме правильных пропорций)? Просто мы сейчас делаем макет устройства, и перемешивать компоненты нам не сложно. А эпоксидка ВК-9 - это та же ЭД-20, но с примесями.
Может быть нам стоит попробовать добавить пластификатор в ЭД-20 + М-4, или просто меньше отвердителя лить, или другой отвердитель (ПЭПА, ТЭТА)? Или, действительно, стоит сменить полимер?
Специалисты десятилетиями целыми научными коллективами разрабатывали рецептуры, технологии склеивания, проводили испытания (часто длительностью - в годы) чтобы получать прогнозируемый результат. Если Вы считаете что сейчас быстренько на коленке сделаете то же :dontknow:
Посмотрите, кстати, диапазон соотношения компонентов смола/отвердитель для ВК-9

AF
Сообщения: 884
Зарегистрирован: Ср окт 26, 2005 9:24 pm

Re: Полимер для литья и механообработки

Сообщение AF » Вт апр 22, 2014 4:45 pm

NeoOrganics писал(а): Пытался найти информацию по полиуретану в интернете.... У нас ....температура максимально допустимая - около 150ºС.
ПУ исключается из списка кандидатур.

Аватара пользователя
Smol
Дон Кихот
Сообщения: 12755
Зарегистрирован: Вс фев 01, 2009 5:07 pm

Re: Полимер для литья и механообработки

Сообщение Smol » Вт апр 22, 2014 5:10 pm

Задача непростая. Одно дело, когда деталь должна выдерживать механобработку и работать при обычных температурах, совсем другое - когда все тоже самое, но при повышенных температурах.
Здесь еще накладываются проблемы, связанные с разным коэффициентом термического расширения металлов и полимера, у полимера он больше, что при повышенных (и пониженных) температурах создает дополнительное напряжение в изделии. Бывает, изделие даже разрывает по месту связи эпоксидка-металл.
Я бы посоветовал запрессовать металлические части в резину, 120-150 гр.С - нормальная температура для большинства видов промышленных эластомеров, даже фторкаучук не нужен.

NeoOrganics
Сообщения: 4
Зарегистрирован: Вт апр 22, 2014 11:29 am

Re: Полимер для литья и механообработки

Сообщение NeoOrganics » Вт апр 22, 2014 9:39 pm

AAN писал(а):ВК-9 с 125градусами длительной прочности - пройдёт.
Спасибо, обратим внимание на ВК-9.
AAN писал(а):Посмотрите, кстати, диапазон соотношения компонентов смола/отвердитель для ВК-9
Посмотрел. Это двухкомпонентный эпоксидный клей на основе ЭД-20. При подготовке к использованию смешиваются компонент "А" с компонентом "Б" в пропорции 2 к 1 (или 3 к 2, где как). Что-то мне подсказывает, что А и Б - это не смола и отвердитель в чистом виде, там уже намешана куча присадок (пластификатор, армирующее, наполнители)... Во, нашёл (источник):
Поставка: смола "ЭД-20", полиамид "ПО-300", продукты "АГМ-3" и "АДЭ-3", измельченный асбест. Слабая стойкость к воде, хорошая - к маслу и бензину, стоек к щелочи. Образует ваккум-плотный шов.
В принципе, можно попробовать, авось подойдёт =)
Smol писал(а):Здесь еще накладываются проблемы, связанные с разным коэффициентом термического расширения металлов и полимера, у полимера он больше, что при повышенных (и пониженных) температурах создает дополнительное напряжение в изделии. Бывает, изделие даже разрывает по месту связи эпоксидка-металл.
Да, у нас после отверждения на воздухе с заготовкой было всё в порядке. Но когда поместили в печь для сушки при 80ºС (так рекомендуют досушивать ЭД-20 + М-4 для получения хороших прочностных свойств) - после нагрева изделия эпоксидка пошла трещинами. Даже обрабатывать боялись. Но попробовали - вроде неплохо пошло. Трещины сточили, но в конце концов заготовка рассыпалась именно из-за хрупкости эпоксидки. С другой стороны ещё обрабатывалась заготовка не очень хорошо - без подачи масла (без охлаждения), с высокой скоростью подачи и большой глубиной резки. Механики думали что обрабатывают цельный кусок металла, поэтому долго с ним не церемонились =) Но это вопрос к механикам, на второй попытке будут делать намного аккуратнее =)
Smol писал(а):Я бы посоветовал запрессовать металлические части в резину, 120-150 гр.С - нормальная температура для большинства видов промышленных эластомеров, даже фторкаучук не нужен.
Спасибо, посмотрим на промышленный эластомер, может нам подойдёт =)

Аватара пользователя
Smol
Дон Кихот
Сообщения: 12755
Зарегистрирован: Вс фев 01, 2009 5:07 pm

Re: Полимер для литья и механообработки

Сообщение Smol » Вт апр 22, 2014 9:59 pm

Есть еще вариант запрессовать металлические части как закладушки в стекловолокнит, типа АГ-4 или ДСВ, технически это наиболее правильное решение.

В обычный фенопласт (типа 03-010-02) запрессовывать не стоит, теплостойкость на пределе.

NeoOrganics
Сообщения: 4
Зарегистрирован: Вт апр 22, 2014 11:29 am

Re: Полимер для литья и механообработки

Сообщение NeoOrganics » Ср апр 23, 2014 11:46 am

Smol писал(а):Есть еще вариант запрессовать металлические части как закладушки в стекловолокнит, типа АГ-4 или ДСВ, технически это наиболее правильное решение.

В обычный фенопласт (типа 03-010-02) запрессовывать не стоит, теплостойкость на пределе.
Спасибо за дельный совет. Всё это правильно, но сейчас нам это немного не подходит...

Для использования пресс-материалов необходимо специальное оборудование (пресс). Сейчас мы всё делаем на коленке, и стараемся сделать всё как можно проще и быстрее (да и к спец. оборудованию нас не подпустят =). Все пресс-материалы отпадают. Поэтому мы и ориентируемся на эпоксидные смолы атмосферного отверждения.

P.S. В данный момент мы делаем модель детали будущего устройства. Если у нас получится изготовить хотя бы один нормальный экземпляр детали - тогда уже можно будет думать над серийным выпуском, использовании спец. оборудования, пресс-материалов и литья под давлением.

Аватара пользователя
Smol
Дон Кихот
Сообщения: 12755
Зарегистрирован: Вс фев 01, 2009 5:07 pm

Re: Полимер для литья и механообработки

Сообщение Smol » Ср апр 23, 2014 4:46 pm

NeoOrganics писал(а):Для использования пресс-материалов необходимо специальное оборудование (пресс).
Обычный обогреваемый пресс для переработки фенопластов, эка невидаль... На заводах таких полным-полно, и прессовщики-умельцы еще не перевелись. И прессформы-одноместки (даже с закладушками) не такие уж сложные и дорогие. Уверен, что коллега AAN мог бы все это для Вас организовать. Если же Вы по "резиновому варианту" пойдете - то это тоже не проблема, изделия из резины под заказ много кто делает.
NeoOrganics писал(а):Сейчас мы всё делаем на коленке, и стараемся сделать всё как можно проще и быстрее...
А качество страдает. И потом Вы свою эпоксидную отливку (даже удачную) ни за что не воспроизведете. Так что работа по заливке - это потерянное время и выброшенные деньги.
NeoOrganics писал(а): Поэтому мы и ориентируемся на эпоксидные смолы атмосферного отверждения.
И напрасно делаете.
NeoOrganics писал(а):В данный момент мы делаем модель детали будущего устройства. Если у нас получится изготовить хотя бы один нормальный экземпляр детали...
Для изготовления прототипа Вашего изделия по чертежу используйте 3D-принтер, это называется "технология SLS". Там хоть полиамидом ваши металлические закладушки зальют, 150 гр.С этот полиамид не выдержит, но до 100 гр.С он стоит хорошо. И хорошо механически обрабатывается.
А обычная эпоксидка с ПЭПА и 80 гр.С не выдержит.

Ответить

Вернуться в «полимеры / chemistry of polymers»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 3 гостя