Способ формования изделий из органического стекла

 

Изобретение относится к технике переработки листовых заготовок из прозрачных термопластов, а именно к способам формования изделий из органического стекла, и может быть использовано в любой отрасли машиностроения, в частности для остекления самолетов и оптических приборов. Способ формования изделий из органического стекла включает установку листовой заготовки в формующую оснастку, разогрев листовой заготовки до температуры формования и пневмовакуумное или механическое формование. Заготовку из органического стекла перед формованием ориентируют по плоскости со степенью вытяжки от 5 до 100%, а формование проводят бесконтактным способом до получения необходимого радиуса кривизны деталей сложной конфигурации. Формование деталей сложной конфигурации проводят при 85-150^oС с последующим отжигом. Отжиг деталей сложной конфигурации проводят при температуре ниже точки размягчения стекла. Техническим результатом изобретения является изготовление изделий различной конфигурации из органического стекла с повышенными оптическими и прочностными свойствами при использовании упрощенной технологии процесса формования. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к технике переработки листовых заготовок из прозрачных термопластов, а именно к способам формования изделий из органического стекла, и может быть использовано в любой отрасли машиностроения, в частности для остекления самолетов и оптических приборов.

Известен способ пневмоформования сферического изделия из листа термопласта свободным выдуванием, включающий нагрев заготовки до высокоэластического состояния, укладку заготовки на проймообразную форму с герметизацией ее полости, деформирование заготовки при температуре высокоэластического состояния термопласта и охлаждение изделия, в котором нагрев заготовки осуществляют после ее укладки на форму одновременно с нагревом формы в камере нагрева и после деформирования заготовки за счет температурного расширения воздуха, находящегося в полости формы, выдерживают форму и изделие до их охлаждения внутри камеры нагрева при ее естественном охлаждении [1].

Недостатком данного способа является невозможность формования деталей двойной кривизны.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ пневмовакуумного формования изделий из органического стекла, включающий установку листовой заготовки и эластичной мембраны в формующую оснастку с размещением эластичной мембраны со стороны формообразующей поверхности, разогрев листовой заготовки до температуры формования с последующим ее деформированием совместно с эластичной мембраной, в котором перед установкой листовой заготовки в формующую оснастку на ней образуют эластичную мембрану путем нанесения на одну из ее поверхностей слоя жидкой эластомерной композиции и последующего отверждения композиции [2].

Недостатками данного способа являются длительность, до 48 часов, технологического процесса подготовки заготовки перед формованием самого изделия, связанная со сложностью получения эластичной мембраны из нанесенной и отвержденной на ее поверхности полимерной композиции, и общая повышенная трудоемкость изготовления изделия в целом. Возможны оптические искажения в виде дефектов на поверхности изделия, полученного при контактном формовании несмотря на использование технологических прокладок, а также при создании вакуума со стороны мембраны при вакуумном формовании.

Технической задачей предлагаемого изобретения является изготовление изделий различной конфигурации из органического стекла с повышенными оптическими и прочностными свойствами при использовании упрощенной технологии процесса формования с применением формовочной оснастки, используемой для получения деталей различной кривизны без изменения самой оснастки.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен способ формования изделий из органического стекла, включающий установку листовой заготовки в формующую оснастку, разогрев листовой заготовки до температуры формования и пневмовакуумное или механическое формование, в котором заготовку из органического стекла перед формованием ориентируют по плоскости со степенью вытяжки от 5 до 100%, а формование проводят бесконтактным способом до получения необходимого радиуса кривизны деталей сложной конфигурации. Формование деталей сложной конфигурации проводят при температуре 85-150^oС с последующим отжигом. Отжиг деталей сложной конфигурации проводят при температуре ниже точки размягчения стекла.

Ориентация заготовки из органического стекла по плоскости со степенью вытяжки от 5 до 100% перед последующим формованием бесконтактным способом деталей сложной конфигурации при температуре 85-150^oС с последующим отжигом при температуре ниже точки размягчения стекла в предлагаемом способе позволяет получить детали с повышенными оптическими и прочностными свойствами и одновременно упростить технологию формования.

Примеры осуществления.

Пример 1. Листовую заготовку из органического стекла (марки СО-120 по ГОСТ 10667-90) растягивают в продольном и поперечном направлениях по плоскости до степени вытяжки 57% при температуре выше температуры размягчения стекла. Полученную двухосно-ориентированную заготовку укладывают в формовочную оснастку, разогревают до температуры формования 140^oС, формуют бесконтактным пневмоформованием, отжигают при температуре 100^oС и охлаждают.

Пример 2. Листовую заготовку из органического стекла (марки СО-120) растягивают в продольном и поперечном направлениях по плоскости до степени вытяжки 5% при температуре выше температуры размягчения стекла. Полученную двухосно-ориентированную заготовку укладывают в формовочную оснастку, разогревают до температуры формования 150^oС, формуют бесконтактным вакуумным формованием и охлаждают.

Пример 3. Листовую заготовку из органического стекла (марки СО-120) растягивают в продольном и поперечном направлениях по плоскости до степени вытяжки 100% при температуре выше температуры размягчения стекла. Полученную двухосно-ориентированную заготовку укладывают в формовочную оснастку, разогревают до температуры формования 85^oС и формуют бесконтактным механическим формованием. Затем проводят отжиг детали при температуре 85^oС и охлаждение.

Свойства изделий, полученных по предложенному способу и способу-прототипу, приведены в таблице.

Детали, отформованные по предлагаемому способу, имеют более высокую (на 15-60%) прочность и более чем в 3 раза повышенную стойкость к растрескиванию под действием растягивающих напряжений по сравнению с деталью, изготовленной по способу-прототипу. Кроме того, на всех деталях, изготовленных по предлагаемому способу, отсутствуют оптические дефекты, что обусловлено бесконтактным способом формования. На детали, изготовленной по способу-прототипу, имеются оптические искажения от контакта с поверхностью оснастки, несмотря на наличие мембраны.

Предлагаемый способ формования изделий из органического стекла позволяет изготовить детали остекления, имеющие увеличенный ресурс эксплуатации и надежность.

При использовании предложенного способа снижаются энергозатраты и стоимость изготовления деталей.

Источники информации 1. А.с. 1808720.

2. А.с. 1650463.

Формула изобретения

1. Способ формования изделий из органического стекла, включающий установку листовой заготовки в формовочную оснастку, разогрев листовой заготовки до температуры формования и пневмовакуумное или механическое формование, отличающийся тем, что заготовку из органического стекла перед формованием ориентируют по плоскости со степенью вытяжки от 5 до 100%, а формование проводят бесконтактным способом до получения необходимого радиуса кривизны деталей сложной конфигурации.

2. Способ формования по п. 1, отличающийся тем, что формование деталей сложной конфигурации проводят при 85-150^oС с последующим отжигом.

3. Способ формования по п. 1 или 2, отличающийся тем, что отжиг деталей сложной конфигурации проводят при температуре ниже точки размягчения стекла.

РИСУНКИ

Рисунок 1