70—80 получено при измельчении порошка полиметилметакрилата в интенсивной вибрационной мельнице в течение нескольких часов.

Вид зависимости константы скорости М. д. от степени полимеризации при Р > Роа, а также изменения

Для ряда систем с ростом степени полимеризации константа скорости деструкции увеличивается по закону, близкому к квадратичному; разрывы макромолекул происходят вблизи середины цепей, и М. д. сопровождается сужением молекулярно-массового распределения (рис. 3). Эти закономерности наблюдали для разб. растворов полимеров, где макромолекулы изолированы одна от другой, и при пластикации каучуков.

При механич. обработке твердых полимеров константа скорости деструкции м. б. прямо пропорциональна степени полимеризации. Тогда ур-ние скорости деструкции после интегрирования принимает вид

соответствующий т. наз. деструкции по закону случая. Начальные участки кинетич. кривых деструкции полимеров при измельчении часто удовлетворительно описываются этим простым ур-нием. Иногда кинетика деструкции подчиняется эмпирич. ур-нию Н. К. Ба-рамбойма

Pt-P«, = (P0-P°°) ехр (—fte0

пользуясь к-рым оценивают значение РОО.

Разрыв связей при М. д. большинства полимеров происходит по свободнорадикальному механизму. Свободные радикалы обнаружены в продуктах М. д. основных классов синтетических и природных полимеров (исключение — полидиметилсилоксан). Места разрыва макромолекулярных цепей установлены для отдельных полимеров в результате анализа структуры первичных радикалов по их спектрам электронного парамагнитного резонанса. Например, в полиэтиленоксиде преимущественно разрываются связи —С—С —, а не —С—О— , а в поликапролактаме — связи —С—С—, ближайшие к амидной группе.

Всегда вслед за возникновением первичных радикалов происходят их дальнейшие превращения (см. Меха-нохимия). Первичные радикалы в момент своего образования обладают избыточной энергией, к-рая выделяется в результате сокращения участков упруго напряженной цепи после разрыва. Избыточной энергии достаточно для того, чтобы вызвать распад таких «горячих» радикалов с образованием низкомолекулярных соединений, гл. обр. мономера. По этой причине механич. разрушение полимеров обычно сопровождается выделением летучих продуктов, регистрируемых хро-матографическим и масс-спектроскопич. методами.

Для М. д. нек-рых полимеров важны также радикальные реакции передачи атома водорода~В/ + ~R"H~-> —> ~R'H + ~ R"~ и распада вторичных радикалов ~ R" ~ —> ~ R + Р (Р — остаток макромолекулы). При упругом деформировании полимера вероятность

распада радикалов ~ R" ~ увеличивается, и появляется возможность цепного развития деструкции в результате чередования этих двух реакций. Т. обр., снижение мол. массы полимера при М. д. складывается из первичных разрывов и вторичной деструкции (или соединения) отрезков макромолекулярных цепей. Вторичные реакции можно предотвратить, вводя в полимер ингибиторы свободных радикалов.

Лит. см. при ст. Механохимия. П. Ю. Бутягин.

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА пластмасс (machining of plastics, mechanische Behandlung von Kunststoff en, traitement mecanique des plastiques).

Содержание:

Введение 219

Обработка резцом простейшей геометрии 220

Качество обработанной поверхности 220

Удельная сила и удельная работа резания 222

Критический передний угол резца 222

Критерии обрабатываемости 222

Температура резания ; 22 4

Остаточные напряжения в зоне обработки 225

Износ инструмента 225

Охлаждение инструмента и изделия 225

Обработка многолезвийными инструментами . . . .226

Вырубка 227

Галтовка 228

Разрезание разогретой проволокой 228

Режимы резания и геометрия инструмента 22 8

Точность обработки 228

Заключение 229

Введение. Основные способы М. о. различных изделий сведены в табл. 1.

Таблица 1. Типовые способы механической обработки пластмасс

Вид изделия Способы обработки

Листовой материал Раскрой с помощью различных ножниц, ленточных и циркульных пил, отрезных фрез, абразивных кругов, алмазных дисков, разогретой проволоки (для термопластичных пенопластов). Вырубка

Трубы, прытки, сложные профили, полученные методом экструзии Отрезание с помощью циркульных пил, абразивных кругов, алмазных дисков

Крупногабаритные изделия, полученные методами намотки, контактного прессования, пневмо- и вакуумформо-вания Удаление технологич. припусков, зачистка терцов с помощью токарных резцов, абразивных кругов. Сверление, развертывание, фрезерование

Средние и мелкие изделия, не требующие повышенной точности Удаление грата сверлением, фрезерованием, обработкой во вращающихся барабанах, абразивными кругами и лентами. Шлифование и полирование

Изделия, требующие повышенной точности или получаемые в основном механич. обработкой Точение, сверление, развертывание, строгание, фрезерование, протягивание, зубо- и резьбонарезание, шлифование, полирование

М. о. следует рассматривать как вынужденную операцию. Она часто вызывает появление остаточных напряжений в зоне резания и приводит к нарушению поверхностного слоя полимерного материала. Это в ряде случаев снижает прочность, ускоряет старение материалов и приводит к изменению формы изделий с течением времени.

Обработка резцом простейшей геометрии. С процессом резания пластмасс наиболее удобно познакомиться на примере обработки заготовки резцом простейшей геометрии (рис. 1).

PJ>.

Рис. 1. Схема сил, возникающих при резании пластмасс (отдельно вынесена схема сил, действующих на резец): А — передняя грань резца; В — задняя грань резца; С — обрабатываемая поверхность; D — обработанная поверхность; К — зона упруго-эластич. восстановления материала; г — радиус закругления режущей кромки, возникающий при затуплении; у — передний угол резца; а — задний угол резца; а — толщина срезаемого слоя; h3 — износ по задней грани; Pi — усилие со стороны материала на переднюю грань; Fi — сила трения материала о переднюю грань; Рг и F2 — вертикальная и горизонтальная составляющие сил, действующих по задней грани; ц. — коэфф. трения; Ям— сила, действующая со стороны передней грани резца на материал; Рр— суммарная сила резания.

В этом случае отделение материала в виде стружки вызывается в основном силой RM, действующей со стороны передней грани резца на материал. Силы, действующие на материал со стороны задней грани, влияют на процесс резания только в тех случаях, когда обусловленная ими деформация вызывает изменения свойств обрабатываемого материала. Величина и направление Ям зависят от физико-механич., структурных и реоло-гич. свойств полимерных материалов, величины переднего угла резца, темп-ры и режимов резания.

Пластмассы обладают специфич. свойствами, к-рые существенным образом влияют на процессы их М. о.: небольшой уд. теплоемкостью, низкой теплопроводностью, большим температурным коэфф. линейного расширения, резко выраженной способностью к упруго-эластич. восстановлению формы в подрезцовой зоне. Кроме того, обработка пластмасс сопровождается большим износом режущего инструмента.

Мощность резания N в н-м/сек (или кгс-м/сек. определяется из соотношения:

N = PZV

где Рг— горизонтальная составляющая суммарной силы резания, н (или кгс); V — скорость резания, м/сек. Усилие Ру воспринимает резцедержатель.

Качество обработанной поверхности. Обработанная поверхность имеет макро- и микронеровности, геометрия и количество к-рых зависят от типа образующейся стружки (рис. 2).

Сливная стружка, характеризующаяся отсутствием плоскостей скалывания, возникает при малых скоростях резания в случае обработки материалов, имеющих большую высокоэластич. деформацию и значительное удлинение при разрыве (полиэтилен, фторопласт и др.). Толщина стружки примерно равна толщине срезаемого слоя. Колебания силы резания незначительны. Качество обработанной поверхности высокое.

ная; г — надлома; д

толщина срезаемого слоя; dc — толщина стружки

толщина стружки больше толщины срезаемого слоя. Качество обработанной поверхности высокое. Сливная стружка и стружка скалывания являются непрерывными.

Элементная стружка образуется при обработке по-лиметилметакрилата или слоистых пластиков в результате возникновения поверхностей скалывания на относительно большом расстоянии друг от друга.

Стружка иногда принимает форму свернутых жгутов различного диаметра. При обработке наблюдаются колебания силы резания. Качество обработанной поверхности плохое.

Стружка надлома образуется в результате больших напряжений растяжения и сжатия в комбинации с напряжениями сдвига при резании инструментом с отрицательным передним углом. Качество обработанной поверхности весьма плохое.

Неоднородная элементная стружка образуется в результате хрупкого надлома при обработке жестких материалов (напр., полиметилметакридата, отвержден-ных феноло-формальдегидных, полиэфирных и эпоксидных смол) инструментом с большим передним углом при значительной толщине срезаемого слоя. В материале перед резцом возникает опережающая трещина, в направлении к-рой и происходит отделение стружки. Качество обработанной поверхности очень плохое.

Полипропилен ....0,18

Гетинакс 0,01

Литая полиэфирная

смола 0,01

При обработке одного и того же материала можно получить стружку любого типа, изменяя геометрию резца и режимы резания. Напр., при изменении переднего угла у изменяется величина и направление силы Pt (см. рис. 1), вследствие чего видоизменяется напряженное состояние материала и тип образующейся стружки. При возрастании скорости резания высоко-зластич. деформации могут уступить место пластич. сдвигу или хрупкому разрушению. Увеличение толщины срезаемого слоя повышает усилие, необходимое для образования непрерывной стружки, и разрушение материала может начаться из-за возникновения опережающей трещины и хрупкого надлома. Этому также способствует повышение скорости резания и увеличение у. Ниже для различных материалов приведена толщина срезаемого слоя а (в мм), при к-рой образуется стружка непрерывного типа (V = 400 м/мин, у = 0):

Полиэтилен 0,30

Винипласт 0,12

Полиметилметакрила