Opis patentowy opublikowano: 1985 11 30 Twórcawynalazku: Karol Bielefeldt Uprawniony z patentu tymczasowego: Wyzsza Szkola Inzynierska im. J. Gagarina, Zielona Góra (Polska) Sposób wykonywania czesci maszyn, zwlaszcza kól zebatych z termoplastycznych tworzyw sztucznych Znane sa sposoby wykonywania czesci maszyn z termoplastów przez wtryskiwanie i obróbke skrawaniem. Wtryskiwanie jest metoda o stosunkowo duzej dojrzalosci technicznej, lecz równo¬ czesnie charakteryzuje sie ono znaczna energochlonnoscia. Przez wtryskiwanie nie daje sie równiez ksztaltowac tworzywa o wysokich ciezarach czasteczkowych. Nadto metoda ta charakteryzuje sie, szczególnie w przypadku czesci maszyn o duzych grubosciach scianek, np. kól zebatych, stosun¬ kowo dlugimi czasami jednostkowymi. Metodzie tej towarzyszy znaczny skurcz wyprasek. Wyko¬ nywanie czesci maszyn a zwlaszcza kól zebatych przez obróbke skrawaniem jest równiez czasochlonne a nadto wysoce nieefektywne ekonomicznie ze wzgledu na duza ilosc odpadów.Znacznie efektywniejszymi metodami sa takze w przypadku tworzyw sztucznych stosowane metody obróbki plastycznej metali. Mozliwe jest wiec ksztaltowanie czesci maszyn z termoplasty¬ cznych pólwyrobów znajdujacych sie w stanie stalym. Jedna z takich metod jest prasowanie matrycowe znane jako „forging". Jest to skuteczny sposób ksztaltowania termoplastycznych tworzyw sztucznych pod warunkim doprowadzenia do ukladu narzedzie — wstepniak ciepla z zewnatrz, powodujacego ogrzanie tworzywa, korzystnie do temperatury miekniecia. Ze wzgledu jednak na stosunkowo zle przewodnictwo cieplne tworzyw sztucznych, ogrzewanie wstepniaków stanowi powazny problem techniczny a cala operacja wytwarzania czesci maszyn ta droga wydluza sie.Jedna z nieznanych w przetwórstwie tworzyw sztucznych metod ksztaltowania czesci maszyn jest operacja zlozona z przebijania, speczania i prasowania promieniowego, znana z opisu patento¬ wego RFN nr 1302525. Metoda ta, mogaca miec zastosowanie w obróbce plastycznej metali polega na tym, ze bazowany na istniejacym lub wykrawanym podczas procesu otworze wstepniak pod¬ dany jest wielokierunkowemu odksztalceniu wskutek rozpeczania trzpieniem, speczaniu pomiedzy dwoma przemieszczajacymi sie ku sobie stemplami oraz prasowaniu promieniowemu segmentami ksztaltowymi, w szczególnosci o negatywnym profilu zeba kola zebatego, przemieszczajacymi sie w kierunku srodka wstepniaka. Metoda wedlug opisu patentowego RFN nr 1302525 moze byc równiez stosowana do wykonania kól zebatych z tworzyw sztucznych. Wobec specyficznych wlasciwosci termoplastycznych tworzyw sztucznych trudno jednak w tej metodzie liczyc na wysoka2 130 868 dokladnosc wykonania kól oraz zadowalajaca trwalosc ksztaltu. Gdyby zas stosowac w tym przypadku podgrzewanie wstepniaków, to opisywana metoda bylaby obiarczona takimi samymi wadami jak wczesniej opisane prasowanie matrycowe termoplastów w stanie stalym.Mozliwe jest takze prasowanie matrycowe termoplastów w stanie stalym na zimno, to jest bez dostarczenia do ukladu narzedzia — material ciepla z zewnatrz. Wada tego sposobu jest stosun¬ kowo niska dokladnosc wykonania wyrobów oraz ich niezbyt dobra trwalosc wymiarowo — ksztaltowa. Wytwarzanie czesci maszyn z tworzyw sztucznych w obróbce skrawaniem jest czasochlonne i powoduje znaczne straty materialu.Istota wynalazku polega na ksztaltowaniu czesci maszyn z termoplastycznych tworzyw sztu¬ cznych w fazie stalej w kolejno po sobie nastepujacych zabiegach lub operacjach wywolujacych w ksztaltowanym tworzywie przeciwnie do siebie skierowane odksztalcenie powrotu. Sposób przep¬ rowadzenia poszczególnych operacji lub zabiegów nie odbiega od znanych w obróbce plastycznej sposobów ksztaltowania objetosciowego materialów.W szczególnym przypadku przy ksztaltowaniu tworzywa na zimno w dwu zabiegach postepuje sie nastepujaco.W pierwszym zabiegu walcowy wstepniak poddawany jest speczaniu na zimno. Wywolany speczeniem powrót poodksztalceniowy powoduje zmniejszanie sie wymiarów poprzecznych zada¬ nych pólwyrobowi.W drugim zabiegu pólwyrób poddany wyciskaniu wspólbieznemu wywolujacemu przeciwny niz przy speczaniu powrót poodksztalceniowy. Przez odpowiednio dobrane stopnie odksztalcenia mozliwa jest calkowita redukcja powrotu poodksztalceniowego a utrzymanie w ten sposób czesci maszyn charakteryzuje sie stosunkowo wysoka dokladnoscia wymiarowa i znaczna trwaloscia ksztaltu.Innym przykladem stosowania rozwiazania wedlug wynalazku jest ksztaltowanie czesci maszyn kolejno zastosowanym wyciskaniu wspólbieznym wstepniaka o odpowiednim ksztalcie a nastepnie poddaniu go prasowaniu matrycowemu. Wywolany przez prasowanie matrycowe pow¬ rót poodksztalceniowy jest przeciwnie skierowany do powrotu poodksztalceniowego spowodowa¬ nego przez wyciskanie wspólbiezne. Powroty te podlegaja redukcji.Przyklad wykonania kola zebatego, czolowego, o zebach prostych sposobem wedlug wyna¬ lazku zilustrowany jest schematycznie na rysunku. Poliformaldehydowy wstepniak do wykonania kola zebatego o srednicy zewnetrznej 45,5 mm, ilosci zebów 21 i module 1,5 poddaje sie kolejno speczaniu i wyciskaniu wspólbieznemu stosujac naciski nie przekraczajace 300 kN. Fig. 1 przedsta¬ wia otwarte narzedzie skladajace sie z matrycy 1, stempla2 i przeciwstempla 3. Matryca, stempel i przeciwstempel posiadaja odpowiadajace sobie uzebienie zgodne z ksztaltowanym kolem zebatym.Na fig. 2 przedstawiono wstepniak 4 z poliformaldehydu, który zostaje speczony pomiedzy czolowymi powierzchniami roboczymi przeciwnie poruszajacych sie: stempla i przeciwstempla. Na fig. 3 pokazano te faze operacji, która polega na przecisnieciu stempla pólwyrobu przez uzebienie matrycy. W koncowej fazie wywiera sie jeszcze przeciwnie dzialajacymi stemplem i przeciwstemp- lem nacisk powodujacy dokladne wypelnienie uksztaltowania matrycy. Fig. 4 pokazuje uksztalto¬ wane kolo zebate 5, które z matrycy zostalo wypchniete przeciwstemplem.Sposób wedlug wynalazku moze byc realizowany w jednym narzedziu tak, jak podano na przykladzie, badz tez rozlacznie przez oddzielne speczanie i oddzielne wyciskanie wspólbiezne.Sposobem wedlug wynalazku mozliwe jest ksztaltowanie innych niz kola zebate czesci maszyn, takich jak: kola zapadkowe, kola dozujace, pokretla itp.Zaleta sposobu wedlug wynalazku jest niska energochlonnosc procesu, krótki czas ksztalto¬ wania oraz otrzymywanie wyrobów o podwyzszonych wlasciwosciach mechanicznych w zwiazku z orientacja elementów struktury, towarzyszaca z reguly procesom ksztaltowania termoplastów w fazie stalej. Otrzymane wyroby posiadaja dobra stabilnosc ksztaltowo — wymiarowa. PL