Способ растяжения листа оргстекла на основе полиметилметакрилата

 

Сущность изобретения: способ растяжения листа оргстекла на основе полиметилметакрилата включает механическую обработку кромок по периметру листа, при которой удаляют слой оргстекла с верхней и нижней сторон постоянной толщины, которая равна 0,05 - 0,1 толщины листа, и постоянной ширины от торца листа, которая равна удерживающей поверхности зажима, установку зажимов вдоль кромок листа, нагрев листа в камере до высокоэластического состояния, растяжение листа в камере путем перемещения зажимов на требуемую величину и охлаждение растянутого листа. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к переработке листовых термопластичных материалов, в частности к технике изготовления растянутых листов, обладающих повышенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами.

Известен способ растяжения листа оргстекла на основе полиметилметакрила, при котором лист нагревают до температуры размягчения и с определенной скоростью сдавливают до заданной толщины между полированными пластинами, покрытыми смазкой, а затем растянутый лист постепенно охлаждают ниже температуры размягчения.

Недостатком этого способа является то, что он пригоден только для изготовления растянутых листов с малыми размерами сторон ввиду ограниченных технологических возможностей прессового оборудования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ растяжения листа оргстекла на основе полиметилметакрилата, включающий установку зажимов вдоль кромок листа, нагрев листа в камере до высокоэластического состояния, растяжение листа в камере путем перемещения зажимов на требуемую величину и охлаждение растянутого листа.

Недостатком этого способа является то, что при перемещении зажимов на требуемую величину происходит разрыв листа оргстекла, в частности при изготовлении растянутого листа оргстекла с повышенной степенью вытяжки.

Разрыв листа происходит вследствие внутренних напряжений, возникающих в оргстекле при перемещении зажимов на требуемую величину. Наибольшие напряжения возникают в кромках листа, заключенных между каждой парой смежных (установленных) зажимов, так как в них оргстекло подвергается наибольшему линейному удлинению из-за того, что примерно половина периметра кромок перекрыта установленными зажимами и не деформируется при их перемещении. Поэтому линейное удлинение оргстекла деформируемых кромок в 2 раза больше линейного удлинения оргстекла в зоне листа, расположенной впереди зажимов. Наличие на поверхности или внутри деформируемых кромок посторонних механических (или химических) включений, ворсинок и других концентраторов напряжений приводит к преждевременному разрыву листа, т.е. до достижения в кромках листа критического значения внутренних напряжений. Указанные концентраторы напряжений распределены, как правило, в поверхностных слоях листа оргстекла.

Целью изобретения является исключение разрыва листа при его растяжении.

Это достигается тем, что при способе растяжения листа оргстекла на основе полиметилметакрилата, включающем установку зажимов вдоль кромок листа, нагрев листа в камере до высокоэластичного состояния, растяжение листа в камере путем перемещения зажимов на требуемую величину и охлаждение растянутого листа, перед установкой зажимов с кромок по всему периметру листа со стороны его верхней и нижней плоскостей механически удаляют слой оргстекла постоянной толщины, которая равна 0,05-0,1 толщины листа, и постоянной ширины от торца листа, которая равна длине удерживающей поверхности зажима.

Оставшийся вдоль обработанных кромок полимер (полиметилметакрилат) обладает большим относительным удлинением при разрыве, так как является однородным по молекулярной массе и физико-механическим свойствам. При механической обработке одновременно с удаляемым слоем с кромок удаляются перечисленные концентраторы напряжений со стороны верхней и со стороны нижней плоскостей листа. Это позволяет при растяжении переместить зажимы на большую требуемую величину по сравнению с известными способами растяжения без разрыва листа.

На фиг.1 изображено устройство для растяжения с уложенным в него листом оргстекла, до перемещения зажимов, вид сверху; на фиг.2 лист оргстекла и ширина обрабатываемой кромки по его периметру, вид сбоку; на фиг.3 лист оргстекла после обработки кромок, вид сбоку.

Устройство для растяжения листа оргстекла на основе полиметилметакрилата содержит конвективную камеру нагрева 1, зажимы 2, смонтированные в растягивающих узлах 3, вентилятор и калорифер (на чертеже не показаны) для нагрева листа оргстекла в конвективной камере нагрева 1.

Предлагаемый способ растяжения листа оргстекла на основе полиметилметакрилата осуществляется следующим образом.

На фрезерном станке фрезеруют по всему периметру листа 4 кромки на постоянную глубину сначала со стороны верхней, а затем со стороны нижней его плоскостей. Глубина h₁ фрезерования равна 0,05-0,1 толщины листа 4, ширина обрабатываемой кромки от торца листа 4 равна длине удерживающей (рабочей) поверхности зажима 2. Затем вдоль обработанных кромок листа 4 устанавливают зажимы 2 растягивающих узлов 3, размещенных внутри конвективной камере нагрева 1. Включают вентилятор и калорифер камеры нагрева 1 и нагревают лист 4 до высокоэластичного состояния. После окончания разогрева включают привод (на чертеже не показан) перемещения растягивающих узлов 3 с зажимами 2 и проводят растяжение листа 4. Зажимы 2 перемещают на требуемую величину l, определяемую из соотношения l , где L начальное (исходное) расстояние между передними кромками двух противолежащих зажимов 2, мм; - требуемая степень вытяжки листа 4, Выключают привод перемещения узлов растяжения 3, вентилятор и калорифер камеры нагрева 1. Растянутый лист 4 охлаждают окружающим воздухом до 50-60^оС, снимают зажимы 2 и извлекают растянутый лист 4 из устройства. Перемещают растягивающие узлы 3 с зажимами 2 в исходное положение.

Далее цикл повторяется.

Толщина удаляемого слоя (глубина фрезерования h₁) при обработке кромок зависит от толщины h листа 4 и определяется опытным путем.

П р и м е р. Проводили испытание известного (по прототипу) и предложенного способов растяжения листа 4 оргстекла на основе полиметилметакрилата. Испытание проводили на примере растяжения листов оргстекла марки СО-120 по ГОСТ 10667-90 толщиной 5,14 и 24 мм. Линейные размеры листов 4 до их растяжения 300 х 300 мм. Испытание проводили в установке ориентации органического стекла модели УОС-Э. Количество растягивающих узлов 3-12 шт. Ширина удерживающей поверхности зажима 2-50 мм, длина в удерживающей поверхности зажима 2-35 мм.

При испытании известным способом вдоль кромок листа 4 с одинаковым шагом устанавливали зажимы 2 растягивающих узлов 3. Измеряли начальное (исходное) состояние L между передними кромками двух противолежащих зажимов 2. Нагревали листы 4 до температуры высокоэластичного состояния в камере нагрева 1 теплым воздухом. Температура теплого воздуха 145^оС, время нагрева 2 мин на каждый миллиметр толщины листа 4. Затем включали привод установки модели УОС-Э и перемещали зажимы 2 до разрыва листа 4. Отмечали величину l линейного перемещения зажимов 2, при которой происходит разрыв листа 4, а по ней рассчитывали достигнутую степень вытяжки листа 4.

При испытании предложенным способом перед установкой зажимов 2 кромки листа 4 фрезеровали на постоянную глубину h₁ по всему периметру сначала со стороны верхней, а затем со стороны нижней его плоскостей. Ширина b₁ обрабатываемой кромки от торца листа 4 равна 35 мм, т.е. равна длине b удерживающей (рабочей) поверхности зажима 2. Фрезерование кромок проводили на вертикально-фрезерном станке модели ОФ-55, диаметр торцевой фрезы 40 мм. Затем вдоль обработанных кромок листа 4 устанавливали зажимы 2 растягивающих узлов 3. Остальные операции выполняли по аналогии с операциями при испытании известного способа.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из приведенных экспериментальных данных следует, что при использовании известного способа растяжения степень вытяжки листа 4 оргстекла не превышает 77% в то время как при использовании предложенного способа растяжения степень вытяжки листа 4 достигает 115% Для изготовления оргстекла со степенью вытяжки 85-100% широко применяемого в машиностроении, оптимальная толщина слоя оргстекла, удаляемого с кромок листа 4, равна 0,05-0,1 толщины листа 4. При этом исключается разрыв листа 4 оргстекла при его растяжении.

Формула изобретения

СПОСОБ РАСТЯЖЕНИЯ ЛИСТА ОРГСТЕКЛА НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕТИЛМЕТАКРИЛАТА, включающий установку зажимов вдоль кромок листа, нагрев листа в камере до высокоэластичного состояния, растяжение листа в камере путем перемещения зажимов на требуемую величину и охлаждение растянутого листа, отличающийся тем, что, с целью исключения разрыва листа, перед установкой зажимов с кромок по всему периметру листа со стороны его верхней и нижней плоскостей механически удаляют слой оргстекла постоянной толщины, равной 0,05 0,1 толщины листа, и постоянной ширины от торца листа, равной длине удерживающей поверхности зажима.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5