Вакуумный пресс — это аппарат, в котором во время прессования под давлением из прессуемой массы производится откачка газов и паров, что улучшает формовочные свойства массы. Вакуумное прессование часто сопровождается спеканием частиц материала. При нагревании материала благодаря вакуумному прессованию преодолеваются поверхностные силы и удаляются посторонние газы, в результате чего образуется материал высокой плотности (горячее прессование). Вакуумным прессованием можно прессовать различные детали из порошка или склеивать материалы, прокладывая между ними термопластичную фольгу в качестве связующего средства.

Таким путем можно соединять самые различные материалы, включая металл и стекло. Прессование из сырой смеси производится с предварительной дегазацией сырого материала. Этот процесс применяют при производстве изделий керамической промышленности: кирпича, черепицы, пустотелых камней и других изделий, причем здесь также имеет большое значение предварительная дегазация. Прочность кирпичей из дегазированного материала примерно на 50% выше, чем из необработанного.

В авиационной промышленности применяют литье в вакуумированные формы. Камера прессования соединена с вакуумной системой гидравлическим масляным вентилем. После того как форма сомкнута и металл залит в камеру прессования, гидравлический вентиль открывается и камера соединяется с вакуумной системой. После запрессовки металла в форму вентиль закрывается. Рабочее давление в камере около 10 мм рт. ст. Время вакуумирования, запрессовки и выдержки порядка 4 с.

На рис. 200 показано устройство откачивания воздуха из камеры прессования и кожуха в установке для литья в вакуумированные формы. Kaчество отливок при литье в вакуумированные формы значительно улучшается.

Рис. 200. Узел откачивания воздуха из камеры прессования и кожуха в опытной установке для литья в вакуумированные формы: 1 -герметизирующий кожух; 2 — основной канал для вкачивания воздуха из камеры прессования; 3 — канал для откачивания воздуха из камеры прессования; 4 — Крышка насадки, открываемая перед заливкой ножной педалью; 5 — насадка; в — прессующий поршень; 7 — стакан камеры прессования; 8 — ножная педаль вакуумной установки 

Антикоррозионные испытания показали, что детали, отлитые с применением вакуума и кадмированные с подслоем цинка, более стойки Вакуумное формование широко применяют при обработке пластических масс. Методом вакуумного формования изготовляют также упаковочные материалы. Вакуумным формованием можно обрабатывать термопластичные пластмассы: полистирол и его сополимеры, полихлорвинил, ацетилцеллюлозу, ацетобутират, целлулоид, полиэтилен высокого и низкого давления, полипропилен, поликарбонаты, экструдированное акриловое стекло, а также с ограничением литое акриловое стекло.

Вакуумное формование имеет ценные преимущества по сравнению с методом литья под давлением. Оно тем выгоднее, чем тоньше должны быть стенки изделия и чем больше его поверхность. Например, по данным венгерских исследователей, при литье под давлением не удается получить толщину стенки изделия менее 0,5 мм и поверхность, большую 0,5 м2. Если толщина стенки изделия из твердого поливинилхлорида составляла при вакуумном формовании 0,2 мм, то литьем под давлением не удавалось получить толщину менее 2 мм, таким образом значительно увеличивался расход материала. Несмотря на то что для вакуумного формования необходимо иметь полуфабрикаты — листы, пластины или фольгу, этот метод при мелкосерийном производстве всегда выгоднее литья под давлением, так как приспособления для формования здесь значительно проще. За исключением некоторых небольших вспомогательных приспособлений для вакуумного формования не требуются два основных приспособления — штамп и матрица, а нужна только одна половина формы. В мелкосерийном производстве и для изготовления форм простой конфигурации вместо алюминия можно 

применять дерево или гипс. С внедрением вакуумного формования расширились возможности производства пластмассовых изделий, ряд изделий не может быть изготовлен иначе, чем этим методом.

Метод в основном заключается в следующем. Пригодный для формования лист термопластичного материала нагревается до температуры размягчения. Воздух из пространства между этим листом и формой откачивается вакуумным насосом, и под действием атмосферного давления лист прижимается к форме. После охлаждения полученное изделие сохраняет свою конфигурацию. Различные варианты этого метода вызваны необходимостью получить равномерную толщину стенок изделия при большей его, глубине. Различают формование позитивное, негативное, позитивное с предварительной пневматической вытяжкой, позитивное с предварительной механической вытяжкой, негативное с предварительной вытяжкой.

Принципиальная схема установки для негативного вакуумного формования приведена на рис. 201. При помощи вакуумного насоса 4 в сосуде 51 создается вакуум порядка 90—98%. На резиновое уплотнение 9 накладывают пластмассовый лист, который прижимается к уплотнению специальной рамой 2. С помощью нагревателя 1 пластмасса нагревается, после чего открывается вентиль в рабочем пространстве под листом создается вакуум. Воздух откачивается через отверстия 3, и под действием атмосферного давления пластмассовый лист прижимается к форме 7.

Позитивное формование применяют для изготовления изделий больших размеров, например корпусов холодильников. В этом случае имеется подъемный стол, и после нагревания пластмассового листа форма поднимается и вдавливается в лист. Затем создается вакуум, и пластмассовый лист давлением наружного воздуха прижимается к форме (рис. 202).

  При позитивном формовании глубина изделия может равняться размеру отверстия формы. При этом нет заметного изменения толщины стенок изделия  по высоте. При негативном же формовании стенка в нижней части становится тоньше, поэтому можно изготовлять изделия, высота которых не превышает и половины диаметра отверстия.

Чтобы преодолеть этот недостаток, применяют негативное формование с предварительной вытяжкой. В этом случае  после нагревания пластмассы лист выдавливается механически. Штамп устраивают таким образом, чтобы он как можно меньше соприкасался с нагретым листом, в противном случае отвод тепла будет слишком велик. В результате вытяжки пластмассовый лист немного не доходит до нижнего края формы. После этого систему соединяют с вакуумным насосом, и происходит окончательное формирование изделия.

При негативном формовании с предварительной вытяжкой (пневматическим или гидравлическим приводом) глубина изделия может быть увеличена в 2 раза по сравнению с объемным негативным формованием. Толщина стенок более равномерная. На рис. 203 показана установка для негативного формования с предварительной вытяжкой вакуумом (фирма AAA Пластик Эквипмент, США). Предварительную вытяжку можно применять и при позитив! ном формовании. Для этого подводят сжатый воздух под нагретый пластмассовый лист (рис. 204). Лист раздувается, и в него без сопротивления входит позитивный штамп, а на позитивный штамп под действием атмосферного воздуха натягивается пластмассовый лист. Избыточное давление воздуха для предварительной вытяжки 1—2 кгс/см2.

Машина для вакуумного формования VP-B Супер (Венгрия) показан на рис. 205. Эта машина может формовать листы толщиной 5—6 мм, она(пригодна для производства холодильников, ванн, светильников и т. п.

Рис. 204. Схема вакуумного формования с предварительной вытяжкой сжатым воздухом: а — пластмассовый лист, подвергнутый двустороннему нагреву, находится непосредственно над формой; б — подача сжатого воздуха через форму для предварительной вытяжки листа с целью получения более равномерной толщины стенок изделия; в — воздух из формы частично откачивается, а верхний поршень входит в форму и растягивает пластмассовый лист; г — после создания вакуума внутри формы лист полностью прижимается к стенкам формы за счет внешнего атмосферного давления; 1 — верхний ,поршень; 2 — зажимная плита; 3 — форма; 4 — отверстия для прохода воздуха; 5 — вакуумная линия; 6 — нагретый пластмассовый лист; 7 — камера, в которой может создаваться вакуум или избыточное давление воздуха

Рис. 205. Вакуум-формовочная машина Супер (Венгрия)

На машине можно выполнять негативное и позитивное формование с механической или пневматической предварительной вытяжкой. Благодаря смонтированному на машине верхнему прессу достигается равномерная толщина стенок изделий и необходимая острота углов.

Техническая характеристика машины VP-B

Основная площадь в мм2 ......... 1400X2100

Высота в мм................... 1800

Высота машины с верхним прессом в мм ..... 3000

Масса машины в кг ............... Около 1500

Размеры формовочной поверхности в мм:

наибольшие ................. 1800X900

наименьшие.................. 400X 300

Наибольшая глубина формовки в мм ....... 400

Количество пневматических подъемных цилиндров

привода подъемного стола в шт......... 2

Усилие подъема цилиндров в кгс......... 4200

Количество нагревателей с проволокой толщиной 1 мм, длиной 620 мм в шт............... 2

Максимальная мощность нагрева в кВт...... 2X8=16

Производительность вращательного масляного вакуум-насоса в м3/ч ................. 30

Производительность компрессора с воздушным охлаждением (при избыточном давлении 8 атм.) в м3/ч 16

Общая потребляемая мощность в кВт....... 20

Английская фирма Бейкер Перкинс выпускает машины Сенд Форм В 250, В 450, В 700. Машины изготовляют лотки и контейнеры для упаковки различных изделий. Конструктивной особенностью является транспортировка материала через машину при помощи игольчатой цепи, которая перфорирует материал на краях. Машины имеют от 30 (В 250) до 24 циклов минуту (В 450, В 700).

Техническая характеристика машин Сенд Форм

В250 ,           В 450 ,         В 700

Ширина материала в мм...... 100—270, 200—450, 200—700,

Максимальная глубина формования в мм.............. 50, 100, 100,

Максимальная поверхность формования в мм.......... . 250X150, 410X 300, 660X 400

Расход воздуха в м3/ч....... 20, 70, 100

Расход энергии в кВт....... 6, 12, 14

Масса в кг............ 762, 1778, 3048

Время смены деталей для перехода с одного размера на другой от 30 90 мин.

Фирма Асаиа (Япония) производит машины типа Космик. На рис. 206 показано формовочное устройство машины типа FRT-534 для непрерывного вакуумного формования из пластмассы толстостенных изделий (корпусов холодильников). Нагрев материала, формование и съем готовых изделий производятся автоматически, необходимо только установить в машину специально раскроенный пластмассовый лист.

Рис. 206. Вакуумное формование (фирма Асано, Япония):а — пластмассовый лист растягивается и образует полусферу; б — пуансон опускается; в — материал подвергается формованию; г — готовое изделие охлаждается после раскрытия формы

Машина состоит из трех отдельных узлов, расположенных вокруг вращающегося вала. В первом узле производится съем готового изделия установка перерабатываемого листа в машину, во втором — нагрев,в третьем — формование, охлаждение и раскрытие формы. Фиксированный зажимным приспособлением лист перемещается по всем трем узлам машины. Примеры применяемых материалов: винилхлорид, стирол,акрил-бутадиенстирол. Время изготовления изделия из стирола толщиной 6 мм составляет 100 с.

Чтобы уменьшить потери на припуск, необходимый для зажима материала, зажимное устройство снабжено специальной пружиной.

 Наибольшая площадь формуемого листа 1280x730 мм2, наибольшая глубина вытяжки 500 мм. Мощность электродвигателя воздушного компрессора 5 кВт, сумма мощностей нагревателей 50 кВт, усилие подъема формы составляет 2 т, усилие опускания пуансона 1,5 т; для охлаждения применяют два вентилятора мощностью 0,2 кВт в сочетании с обдувкой сжатым воздухом.

Универсальные машины фирмы Иллиг (ФРГ) показаны на рис. 207 В машинах применяют почти все вышеописанные методы формования, ппричем для предварительной вытяжки используют холодный и нагретый воздух. В качестве нагревательных элементов применены керамические излучатели, расположенные таким образом, что краевые зоны нагреваются сильнее центральной зоны. Нагревательные элементы нечувствительны к виб-| рации, и при необходимости их легко можно заменить. Стол для крепления форм перемещается по вертикали в закрытом со всех сторон корпусе из листовой стали. Двусторонний нагрев материала обеспечивает более равномерный и менее продолжительный разогрев материала. В машинах с двусторонним нагревом кроме верхнего нагревательного агрегата имеется еще под зажимной рамой выдвижной нагревательный блок. При работе нижнего нагревательного блока материал под давлением сжатого воздуха, подаваемого под него, поддерживается в натянутом состоянии и не провисает. Благодаря этому происходит равномерный прогрев и исключается коробле ние. Верхний и нижний нагрев может включаться по отдельности, так как для каждого

из нагревательных агрегатов имеется индивидуальная система регулирования продолжительности и интенсивности нагрева. Например, при переработке материала, имитированного с одной стороны под кожу, материал для сохранения рисунка сильнее нагревается с изнанки.

Рис. 207. Вакуум-формовочные машины (фирма Иллиг, ФРГ):

машина типа R650; б — полностью автоматизированная машина типа R650-OST

В табл. 39 приведены технические характеристики универсальных машин Иллиг (рис. 207, а). Кроме универсальных машин фирма выпускает высокопроизводительные машины с глубиной вытяжки до 800 мм и двусторонним нагревом, а также автоматы для изготовления упаковочных средств Рис. 207, б). К автоматам подключены автоматические разрезные устройства разных типов (рис. 208).

Таблица 39

На рис. 107, б показана формовочная машина R650-OST с верхним пуансоном, ход которого составляет 120 мм. Машина может выпускать как неглубокие изделия (крышки), так и более глубокие (коробки, стаканы). Толщина перерабатываемого материала до 1 мм. Например, стаканчики из полистирола толщиной 1 мм выпускаются в количестве 4500 шт. в час

Рис. 208. Схемы автоматизированных формовочных машин с делительными устройствами различных типов: а — пневматически управляемое устройство для поперечного разрезания листов с движущимся верх ним и нижним ножом для негативного и позитивного формования; 6 — устройство для поперечного и продольного разрезания; в — прямоугольное разрезное устройство, разрубающее отформованную полосу на любые заданные части в продольном и поперечном направлении; г — полностью автоматизированное эксцентриковое пробивное устройство с собственным подающим механизмом разрубает полосу вдоль и поперек вырубным штампом при этом форма имеет 36 секций; коробки из поливинилхлорида толщиной Ь,4 мм выпускаются в количестве 7200 шт. в час и т. д.

Технические характеристики таких автоматов приведены ниже. В них производится позитивное и негативное формование.

Технические характеристики рулонных автоматов R650 и R650-OST для вакуумного формования фирмы Иллиг (ФРГ)

R650, R650-OST

Ширина пленки в мм......... 450—650, 450—650

Поверхность формы в мм:

максимальная ....... . . 610X 700 ,610X 700

минимальная........... 410X600, 410X600

Максимальная глубина вытяжки (негативное формование) в мм ....... 40 ,120

Максимальная мощность нагревателей (инфракрасные поверхностные излучатели) в кВт ........... 8,5  ,   12,5

Мощность вакуумного насоса в кВт 2,0  ,  2,0

Общая максимальная мощность в кВт 10,5   ,  14,5

Максимальный расход сжатого воздуха

при условиях всасывания в л/мин 800, 1600

Необходимое давление воздуха в атм 10, 10

Масса в кг ............. 1500,  2000

На рис. 209 дана схема формовочной машины фирмы AAA, США. Схемы процесса вакуумного формования в таких машинах см. на рис. 203 и 204.

Максимальные размеры формы у таких машин составляют 534 X 534 мм, максимальные размеры листа 610 X 610 мм, максимальная глубина вытяжки 254 мм. Толщина листа изменяется от 10,25 до 12,7 мм.

Общая мощность двустороннего нагрева 12,75 кВт. Над листом на расстоянии порядка 200 мм расположены семь Вольфрамовых стержней — инфракрасных нагревателей по 850 Вт, ниже листа на расстоянии порядка 260 мм расположены восемь таких нагревателей.

Рис. 209. Схема вакуум-формовочной машины AAA (США):

1 — верхний цилиндр (диаметр 76,2 мм, ход 406 мм);

2 —линия для создания вакуума или для подачи воз-духа в форму; 3 — форма; 4 — тепловая изоляция; S —

держатель; 6 — нагревательные элементы; 7 — магнитный контактор; 8 — фильтр; 9 — вакуумный насос; 10 —вакуумный ресивер объемом порядка 80 л; 11 —

Вакуумный ящик; 12 — нижний цилиндр (диаметр 76.2 мм, ход 303 мм); 13 — зажимная рама; 14 — зажимные болты; 15 — вакуумная и воздушная линия

Например, фирма Бейкер Перкинс (Англия) выпускает машины Сенд форм 450 и 700. В таких машинах производится вакуумное формование листа Донкой пластмассы с рулона. Затем еще до разрезания отформованного листа в него вводят изделия и происходит запечатывание термосвариваемым материалом. Полученный пакет выштамповывается из исходного полотна или же производится разрезание продольными и поперечными ножами. Конструктивные особенности машин этой фирмы состоят в том, что формованное дно пакета транспортируется через машину игольчатой цепью, которая перфорирует оберточное полотно на краях. Когда пакеты выштамповываются полотна, отходы наматываются на ведомый барабан. Материалы для дна пакетов: поливинилхлорид, полистирол, ацетилцеллюлоза, полипропилен. Для запечатывания пакетов сверху проходит лента из термосвариваемого картона фольги или пленки.

Оба рулона находятся на патронах диаметром 70 мм! Для машин указанных двух типов максимальная ширина материала 45Oj и 700 мм, минимальная — 200 мм, максимальная глубина формования 100 мм. максимальная поверхность формования 410x300 мм и 660x400 мм. Упаковываемое изделие может подаваться с любого конца машины или с обоих концов вручную или автоматическим питателем. Участок загрузки имеет длину — 1,5 м. Расход энергии сответственно 18 и 24 кВт, расход воздуха 50—60 м3/ч.

Подобные машины выпускает фирма Сеффелар и Лойен (Нидерланды)Их применяют для упаковки в вакууме нарезанных мясных продуктов сосисок и т .п. Машина работает с двумя рулонами фольги, из которых она формует необходимую упаковку. Производительность такой машины до 2400 порций в час.