OBRÓBKA
WYkoŃczeniowa
TWOrzYW
SZTUCZNYCH

Obróbka wykończeniowa ma na celu
przekształcenie scalonego materiału w
przedmiot o żądanej postaci oraz ulepszenie
lub obrobienie jego powierzchni.

OBRÓBKA

WYKoŃczeniowa

OBRÓBKA

WYKAŃCZAJĄCA

OBRÓBKA

WYKAŃCZAJĄCA

CIECIE

CIECIE

KSZTAŁTOWANI

E

KSZTAŁTOWANI

E

ZGRZEWANIE

(SPAWANIE)

ZGRZEWANIE

(SPAWANIE)

OBRÓBKA

WIÓROWA

OBRÓBKA

WIÓROWA

OBRÓBKA POWIERZCHNIOWA

OBRÓBKA POWIERZCHNIOWA

KLEJENIE

KLEJENIE

-nożem jednym
-z guma ostrzem
-nożycowe (gilotynowe) dwoma
-wykrojnikami ostrzami

-nożem jednym
-z guma ostrzem
-nożycowe (gilotynowe) dwoma
-wykrojnikami ostrzami

-barwienie
-lakierowanie
-zamszowanie
-metalizowanie

-barwienie
-lakierowanie
-zamszowanie
-metalizowanie

•wyroby o pow.
rozwijalnej

-wyginanie
-zwijanie
-prostowanie

•wyroby o pow.
rozwijalnej

-wyginanie
-zwijanie
-prostowanie

•wyroby o pow.
nierozwijalnej

-rozciąganie
-wytłaczanie
-rozpęczanie
-obciskanie

•wyroby o pow.
nierozwijalnej

-rozciąganie
-wytłaczanie
-rozpęczanie
-obciskanie

–

Obróbka plastyczna z naruszeniem spójności

Cięcie prowadzi się w celu rozdzielenia w określonym miejscu
scalonego tworzywa sztucznego. Rozdzielenie materiału następuje
pod wpływem wywołania w nim najczęściej naprężeń ścinających,
osiągających wartość wytrzymałości na ścinanie.

Na ogół jest jednym z ostatnich bądź ostatnim procesem
technologicznym wykonywania gotowych do użytkowania wyrobów.

CIĘCIE

Cięcie laserem

Cięcie jednym ostrzem:

• wycinak
- nożowy

-z gumą

Cięcie dwoma ostrzami:

•nożyce

-gilotynowe

-krążkowe

•wykrojnik

-jednozabiegowy

-wielozabiegowy

Meto

da

Ciecie jednym ostrzem

Ciecie dwoma ostrzami

Typ

narzę

dzia

Wycinak

Nożyce

Wykrojnik

nożowy

z gumą

gilotynowe

krążkowe

Przeb

ieg

proce

su

Metody cięcia

1.korpus, 2.wał, 3.czopy mimośrodowe, 4.korbowody, 5.oprawa noża
ruchomego, 6.noż ruchomy, 7.prowadnice, 8.ramiona, 9.tłoczyska,
10.siłowniki, 11.układ pneumatyczny, 12.płyta tworzywa,
13;14.wyłączniki drągowe

Nożyce gilotynowe

– Obróbka plastyczna z naruszeniem spójności

Kształtowanie polega na wywołaniu w materiale
wyjściowym takiego dwuosiowego stanu
naprężenia, pod którego wpływem następuje jego
przekształcenie w półwyrób o żądanym kształcie, z
rozwijalną lub nierozwijalną powierzchnią.

Udział odkształceń plastycznych w
odkształcanym tworzywie jest mały, dlatego też
kształtowanie prowadzi się zwykle powyżej
temperatury zeszklenia T

g

KSZTAŁTOWANIE

Kształtowanie przedmiotów o powierzchni

rozwijalnej

wyginanie

zwijanie

prostowanie

KSZTAŁTOWANIE PRZEDMIOTÓW O POWIERZCHNI

NIEROZWIJALNEJ

rozciąganie

wytłaczanie

rozpęczanie

obciskanie

Metody kształtowania wyrobów o

powierzchni rozwijalnej (gięcie)

Metoda

Wyginanie

Zwijanie

Prostowanie

Przebieg
procesu

Substancje klejące to przede wszystkim tworzywa
wielkocząsteczkowe zawierające silne grupy polarne.

Kleje o dobrych właściwościach wiążących wykazują dużą
zwilżalność i małe napięcie powierzchniowe.

Elementy sklejane powinny być poddane czyszczeniu z
tłuszczu (rozpuszczalnikami lub detergentami),kurzu itp.

Wytrzymałość skleiny zależy od rodzaju kleju, sklejanych ciał i
ukształtowania.

KLEJENIE

Połączenia klejone - połączenia, w których wykorzystuje się
adhezyjne właściwości substancji klejowych. Klej wnika w
drobne pory (nierówności) na powierzchni materiału, po
czym zastyga. Przy klejeniu tworzyw sztucznych dodatkowo
następuje częściowe rozpuszczenie powierzchni klejonej.

połączenie klejone

KLEJENIE

Podstawowe rodzaje klejów i sposoby ich

wiązania

Wiązanie kleju

Stan kleju

płynny

upłynniony

stały

Fizycznie przez

odparowanie cieczy

upłynniającej

chlorowany PCV

octan winylu

polichloropren

ochłodzenie

polioctan

winylu

Chemicznie przez

polikondensację

żywica fenolowa

żywica

fenolowa

żywica

fenolowa

żywica mocznikowa

żywica

mocznikowa

żywica

mocznikowa

żywica melaminowa

żywica

melaminowa

żywica

melaminowa

polimeryzację

polimetakrylan z

estrami kwasu

metakrylanu metylu

nienasycone

poliestry

nienasycone

poliestry z

polimeryzującym

monomerem

poliaddycję

nieusieciowane

poliuretany

żywica

epoksydowa

żywica epoksydowa

Nazwa środka

Ogólna charakterystyka

Rozpuszczalniki węglowodorowe

Benzyna lakowa

Stosowana do odtłuszczania ręcznego oraz zanurzeniowego
detali głownie przed nakładaniem powłok lakierowych,
skutecznie usuwa zanieczyszczenia typu olejów mineralnych i
smarów, łatwopalna, temperatura zapłonu 26°C

Benzyna

ekstrakcyjna

Zastosowanie jak benzyny lakowej, lecz bardziej od niej
łatwopalna, temperatura zapłonu 6÷8°C

Nafta antykor

Używana głównie do zanurzeniowego odtłuszczania
powierzchni metalowych po obróbce mechanicznej oraz przed
zastosowaniem środków ochrony czasowej, działa szkodliwie
na skórę ludzką, temperatura zapłonu 45°C

Rozpuszczalniki chlorowcowęglowodorowe

Trójchloroetylen

(tri)

Odtłuszczanie w specjalnych agregatach metodą
zanurzeniową, natryskową lub w parze, temperatura
wrzenia87°C, pary silnie toksyczne, mała stabilność, produkty
rozkładu toksyczne

Czterochloroetylen

(perchloroetylen)

Zastosowanie podobne do tri, szczególnie przydatny do
czyszczenia części z aluminium, magnezu lub ich stopów,
temperatura wrzenia 121°C, pary silnie toksyczne

1,1,1-

trójchloroetylen

Zastosowanie podobne do tri, toksyczność wielokrotnie niższa
niż tri i perchloroetylenu, w pewnych przypadkach stosowany
do odtłuszczenia ręcznego

Niektóre organiczne rozpuszczalniki do mycia i odtłuszczania

Metoda

oczyszczania

Rodzaj zanieczyszczenia

woda zgorzelina oleje, smary kurz, pył

sole

kwasy,

alkalia

rdza

powłoka

malarska

pasty

Śrutowanie

-

+

-

-

+

x

+

+

x

Piaskowanie

-

x

-

-

+

x

+

+

x

Szczotkowanie

-

x

-

x

-

-

+

+

x

Czyszczenie

płomieniem

+

+

+

-

x

x

x

+

x

Odtłuszczanie

w

rozpuszczalnik

ach

organicznych

-

-

+

+

x

-

-

x

x

Odtłuszczanie

emulsyjne

+

-

+

+

+

+

-

-

x

Odtłuszczanie

w alkaliach

+

-

+

+

+

+

-

x

+

Trawienie w

kwasach

mineralnych

+

+

-

+

+

+

+

-

-

Czyszczenie

odrdzewiacze

m

fosforanowym

+

-

x

+

+

+

+

-

-

+ - oczyszcza; - - nie oczyszcza; x - częściowo oczyszcza

Efektywność oczyszczania powierzchni w zależności od rodzaju

zanieczyszczeń zastosowanej metody oczyszczania

czyszczenie suchym

lodem

Zgrzewanie tworzyw sztucznych jest to proces łączenia
elementów z tworzyw termoplastycznych polegający na
uplastycznieniu pod wpływem podwyższonej temperatury
łączonych powierzchni i docisku ich do siebie. Po
ochłodzeniu powstaje trwałe złącze.

Zgrzewaniu podlegają tworzywa, które powyżej temperatury
płynięcia T

ƒ

mają dużą lepkość oraz wykazują jeszcze

pewne odkształcenia powrotne.

ZGRZEWANIE

TECHNOLOGIA ZGRZEWANIA

Sposób połączenia łączonych elementów, czyli konstrukcja
złącza może być różna. Najlepsze właściwości
mechaniczne wykazują złącza doczołowe.

Uplastyczniona, a następnie zgrzana część materiału
łączonych elementów oraz materiał dodawany do miejsca
łączenia stanowi zgrzeinę.

ZGRZEWANIE

czołowe
- materiał doprowadzany między powierzchnie styku

ZGRZEiny

pachwinowe
- materiał doprowadzany do kąta obok styku

a) wypukła b) płaska c) wklęsła

ZGRZEiny

Typy

zgrzewania

(ze względu na sposób doprowadzenia ciepła)

nagrzewanie od zewnętrznej strony łączonych elementów:
zgrzewanie kontaktowe
zgrzewanie impulsowe

nagrzewanie od wewnętrznej strony łączonych elementów:
zgrzewanie gorącym powietrzem
zgrzewanie gorącym klinem
zgrzewanie gorącą płytą
zgrzewanie tarciowe
zgrzewanie wibracyjne
zgrzewanie laserowe
zgrzewanie mufowe (polidyfuzyjne)

nagrzewanie przy wytworzeniu ciepła wewnątrz łączonych
materiałów:
elektrooporowe
zgrzewanie prądami wysokiej częstotliwości
zgrzewanie mikrofalami
zgrzewanie ultradźwiękowe

ZGRZEWANIE KONTAKTOWE

Zgrzewanie kontaktowe jest też często nazywane

zgrzewaniem oporowym lub zgrzewaniem metodą gorącej

elektrody. Polega na dociśnięciu elementów nagrzaną listwą

do zimnego podłoża lub na ściśnięciu elementów między

dwiema nagrzanymi listwami.

Schemat oraz rozkład temperatury w łączonych

foliach podczas zgrzewania kontaktowego.

a) ogrzewanie jedną elektrodą b) dwiema elektrodami, 1-elektroda, 2-
elementy grzejne, 3-podkładka z PTFE, 4-podkładka z gumy, t1-
temperatura elektrod, t2-temperaturą zgrzewania, t3-najniższa
temperatura folii

Urządzenie do

zgrzewania folii

Zgrzewanie ultradźwiękami elementów z tworzyw polega na
wprowadzeniu ich w szybkie drgania mechaniczne z częstotliwością
ok. 20 kHz.

Przyrząd do ręcznego
zgrzewania
ultradźwiękami.

ZGRZEWANIE

ULTRADŹWIĘKOWE

Zasada zgrzewania ultradźwiękowego bezpośredniego (a),
oraz zgrzewania ultradźwiękowego pośredniego (b)

ZGRZEWANIE ULTRADŹWIĘKOWE

ZGRZEWANIE GORĄCYM

KLINEM

a) zgrzewanie ręczne, b) zgrzewanie mechaniczne,
1-wałek dociskowy, 2-klin grzejny (dociskowy).

Rodzaj

tworzywa

Metody zgrzewania

Gorący

m

klinem

Nagrzewaną

płytą

Ciepłem

tarcia

Kontaktowe Impulsowe

Prądem

wysokiej

częstotliwości

Ultradzwięka

mi

Polietylen

±

+

+

+

+

-

-

Polipropylen

±

+

+

+

+

-

-

PVC twardy

±

+

+

±

±

+

±

PVC miękki

+

-

-

±

±

+

-

Polistyren

+

+

+

±

+

-

+

Kopolimer

ABS

+

+

+

±

+

±

+

Poliamidy

+

+

+

+

+

±

±

Poli(metakryl

an metylu)

±

±

±

-

-

±

+

Tworzywa

acetalowe

+

+

+

-

±

-

+

Poliwęglan

+

+

+

±

±

+

+

Poli(tereftala

n etylenowy)

±

±

+

±

±

-

+

Estry

celulozy (CA,

CAB)

±

±

±

±

±

-

-

Ogólne wytyczne doboru metody zgrzewania tworzyw
sztucznych

Niektóre tworzywa powyżej temperatury płynięcia T

ƒ

odkształcają się wyłącznie plastycznie, przy czym
niektóre z nich (PA, PE itp. tworzywa krystaliczne)
wykazują wówczas małą lepkość. Takie tworzywa
można łączyć spawaniem, tj. przez stapianie krawędzi
łączonych elementów bez wywierania docisku.

SPAWANIE

Techniki spawania mają zastosowanie w przypadku
łączenia elementów z tworzyw termoplastycznych,
gdzie konieczne jest wykonanie trwałych połączeń z
dużą wydajnością i możliwie wysoką jakością.

SPAWANIE

Urządzeniem przeznaczonym do
oczyszczania powietrza z dymów
spawalniczych.

URZĄDZENIE FILTRACYJNE

CHARAKTERYSTYKA

ZŁĄCZ SPAWANYCH

a) doczołowe, b) zakładkowe, c) nakładkowe,
d) teowe, e) krzyżowe, f) ukośne, g) kątowe.

Spawanie elektronowe, właściwie spawanie wiązką
elektronową - polega na nagrzewaniu miejsca łączenia przy
pomocy wiązki elektronowej.

SPAWANIE

ELEKTRONOWE

Spawanie laserowe wykorzystuje wiązkę o
dużej gęstości energii (około 1 MW/cm²).

SPAWANIE LASEROWE

Spawanie plastiku

Palnik do spawania

tworzyw

Ma na celu polepszenie wyglądu zewnętrznego, naniesienie
napisów i oznaczeń oraz zabezpieczenie powierzchni przed
uszkodzeniami mechanicznymi i wpływami atmosferycznymi.

Do najczęściej stosowanych metod obróbki powierzchniowej
tworzyw zalicza się

barwienie, drukowanie, lakierowanie,

metalizowanie i zamszowanie

.

OBRÓBKA

POWIERZCHNIOWA

Barwienie polega na zanurzeniu przedmiotu z tworzywa w kąpieli
zawierającej barwnik. Barwnikami są związki makrocząsteczkowe o
zdolności utrwalania się (tworzenia barwy) w tworzywie w
odpowiedniej kąpieli.

BARWIENI

E

Pigmenty nieorganiczne stosowane są częściej niż organiczne, ze względu
na ich lepszą odporność termiczną.

Stosowane są pigmenty z tlenku żelaza (czerwone, brunaty), chromowe
(żółcienie, oranże zielenie), kadmowe (oranże, czerwienie), manganowe
itd.

Pigmenty

Do zabielania najczęściej stosuje się biel tytanową (biel cynkowa
często działa katalizująco na rozkład tworzywa).

Do barwienia żywic poliestrowych stosowane są pigmenty
nieorganiczne w postaci past, które łatwo mieszają się z żywicą.
Inne pigmenty często uniemożliwiają utwardzenie się żywicy.

BARWIENIE

Polega na całkowitym pokryciu przedmiotu z tworzywa lakierem.

Do lakierowania tworzyw stosuje się materiały schnące w
temperaturze podwyższonej(lakiery piecowe) lub w temperaturze
otoczenia, zależne od odporności cieplnej tworzywa.

Lakierowanie przeprowadza się zwykle metodą natryskową,
zanurzeniową lub w wirówce.

LAKIEROWANIE

Przygotowanie

tworzywa

do lakierowania

W zależności od rodzaju tworzyw przygotowanie ich powierzchni do
lakierowania prowadzi się głównie przez:

 wytrawienie

 działanie płomieniem

 szlifowanie

 działanie rozpuszczalnikami

Ze względu na elektrostatyczność tworzyw zachodzi konieczność
dokładnego usunięcia kurzu z powierzchni poddawanej
lakierowaniu oraz prowadzenia procesu nakładania powłoki
lakierowej w atmosferze bezpyłowej.

W praktyce stosuje się pistolety jonizujące, nadające na kilka
minut przeciwny ładunek elektryczny i zdmuchujące kurz
sprężonym powietrzem.

Przygotowanie tworzywa do lakierowania

Dobór lakieru dla danego
polimeru

Do miękkich tworzy (poliolefiny, PCW zmiękczony) stosuje się
lakiery dające powłokę elastyczną –

poliuretanowe,

poliwinylowe.

Do sztywnych tworzyw (PS, PMMA, PCW twardy) stosuje się
lakiery dające powłokę twardą –

akrylowe, chemoutwardzalne.

Rozpuszczalniki zawarte w lakierze nie powinny być zbytnio
agresywne w stosunku do pokrywanego polimeru.

Zamszowanie polega na nanoszeniu w polu elektrycznym małych
włóknistych cząstek na przedmiot z tworzywa pokryty warstwą
kleju.
Proces zamszowania zwykle jest prowadzony metodą
elektrostatyczną.

Na powierzchnię tworzywa sypie się cienkie włókna (najczęściej
celulozowe) o długości 0,3-0,6 µm, które uzyskują ładunek w
silnym polu elektrycznym.

ZAMSZOWANIE

Pod wpływem działania linii sił pola włókienka
ustawiają się prostopadle do powierzchni, gdzie po
zakotwiczeniu w warstwę kleju tracą ładunek
elektryczny.

Po wysuszeniu kleju włókienka luźno osadzone w
podłożu są usuwane przez układ szczotek, trzepaczek
lub ssawek.

ZAMSZOWANIE

Drukowanie to proces nanoszenia farby na przedmiot z tworzywa
za pomocą formy drukarskiej.

Najczęściej stosowanymi technikami drukowania na tworzywach
są:

druk sitowy, wklęsły i wypukły

.

DRUKOWANIE

Farby drukarskie do tworzyw stanowią dyspersję środków
barwiących w spoiwie, spełniającym rolę środka wiążącego
wszystkie składniki farby.

DRUKOWANIE

DRUKOWANIE

Proces wytwarzania powłoki metalowej na powierzchni przedmiotu z
tworzywa.

Pokrywanie tworzyw sztucznych powłokami metalowymi może
odbywać się dwoma sposobami:

galwanicznie i próżniowo

.

METALIZOWANIE

W przypadku metalizowania metodą galwaniczną konieczne jest
stosowanie specjalnej technologii z uwagi na brak przewodności
elektrycznej tworzyw.

W technologii tej trzeba wytworzyć na powierzchni pokrywanego
wyrobu warstwę prądoprzewodzącą. Ważne jest także zapewnienie
odpowiedniego połączenia między metalową warstwą a podłożem
tworzywa.

METALIZOWANIE

  - metalizacja próżniowa tworzyw -PP, PS, ABS itp. (efekt
lustra, chrom, złoto i inne)

    - metalizacja matowa tworzyw (efekt chrom mat, satyna)

Metalizacja tworzyw

sztucznych

Obróbka wiórowa to
nadawanie kształtu
przedmiotom za pomocą
narzędzi usuwających
warstwowo naddatek
materiału obrabianego.

OBRÓBKA WIÓROWA

metody obróbki wiórowej:

toczenie,

wiercenie,

gwintowanie,

frezowanie,

struganie,

szlifowanie

.

OBRÓBKA WIÓROWA

OBRÓBKA WIÓROWA

Urządzenie do obróbki skrawaniem

Obróbkę wiórową tworzyw sztucznych utrudnia:

małe przewodnictwo cieplne tworzyw

wydzielanie się szkodliwych dla zdrowia pyłów i gazów

znacznie większy niż dla metali współczynnik rozszerzalności cieplnej

nasiąkliwość i pęcznienie

spadek wytrzymałości tworzyw występujący już w nieznacznie
podwyższonej temperaturze i intensywnym chłodzeniu

OBRÓBKA WIÓROWA

Ulepszanie cieplne

Polega na wygrzewaniu przedmiotu z tworzywa w określone
temperaturze przez określony czas i następnie na powolnym jego
chłodzeniu.

Instalacja do ulepszania cieplnego
z piecem dzwonowym

OBRÓBKA ULEPSZAJĄCA

Impregnowanie

Polega na nasyceniu przedmiotu z tworzywa ciekłym
tworzywem sztucznym lub naturalnym, które ostatecznie
zestala się. Związane jest z wypełnieniem wolnych
przestrzeni w przedmiocie.

Radioaktywacja

Polega na napromieniowaniu przedmiotu z tworzywa
cząsteczkami o wysokiej energii. Związana jest z
przebudową struktury przedmiotu.

Kondycjonowanie

Klimatyzowanie wyprasek, stosowane głównie do
poliamidów .

OBRÓBKA ULEPSZAJĄCA

LITERATURA

Wojciech Kucharczyk, Wojciech Żurowski „Przetwórstwo
tworzyw sztucznych”.

Praca zbiorowa pod redakcją Jerzego Erbla „Encyklopedia
technik wytwarzania stosowanych w przemyśle
maszynowym”.

Strony www.

DZIĘKUJĘ

ZA UWAGĘ

!!!