RU2379151C2 - Способ изготовления пресс-форм для производства газифицируемых моделей - Google Patents

Способ изготовления пресс-форм для производства газифицируемых моделей Download PDF

Info

Publication number
RU2379151C2
RU2379151C2 RU2007118302/02A RU2007118302A RU2379151C2 RU 2379151 C2 RU2379151 C2 RU 2379151C2 RU 2007118302/02 A RU2007118302/02 A RU 2007118302/02A RU 2007118302 A RU2007118302 A RU 2007118302A RU 2379151 C2 RU2379151 C2 RU 2379151C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
particles
matrix
shell
manufacturing
composite material
Prior art date
Application number
RU2007118302/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007118302A (ru
Inventor
Денис Владимирович Сухоруков (RU)
Денис Владимирович Сухоруков
Владимир Николаевич Шаршин (RU)
Владимир Николаевич Шаршин
Владимир Андреевич Кечин (RU)
Владимир Андреевич Кечин
Елена Владимировна Сухорукова (RU)
Елена Владимировна Сухорукова
Original Assignee
Денис Владимирович Сухоруков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Денис Владимирович Сухоруков filed Critical Денис Владимирович Сухоруков
Priority to RU2007118302/02A priority Critical patent/RU2379151C2/ru
Publication of RU2007118302A publication Critical patent/RU2007118302A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2379151C2 publication Critical patent/RU2379151C2/ru

Links

Landscapes

  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает получение мастер-модели, матрицы и обечайки с надувным и отводными каналами. Матрицу получают из предварительно подготовленного композиционного материала с добавками частиц одной или более фракций металлических или неметаллических материалов размером до 5,0 мм в объеме от 10 до 70% от объема исходного полимерного материала, залитого в обечайку и выдерживают от 5 до 120 мин с последующим отверждением композита и дальнейшим извлечением модели. Достигается повышение качества получаемых газифицируемых моделей и увеличение выхода годного. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для сокращения времени наладки производства одноразовых газифицируемых моделей и существенного снижения себестоимости последних в условиях единичного и мелкосерийного производства отливок.
При изготовлении отливок методом литья по газифицируемым моделям используются одноразовые пенополистироловые модели, получаемые тепловой обработкой полистирола, помещенного в пресс-форму. По существующим технологиям, данные пресс-формы изготавливаются в основном из алюминия и стали методом механической обработки (см. Шуляк B.C., Рыбаков С.А., Григорян К.А. Производство отливок по газифицируемым моделям / Под ред. проф., д.т.н. B.C.Шуляка - М.: МГИУ, 2001, с.64.). Кроме того, известны способы изготовления пресс-форм механообработкой из пористой пластмассы, а также (при изготовлении моделей методом ТВЧ) из материалов - диэлектриков с низким значением тангенса угла диэлектрических потерь, но с теплостойкостью выше температуры вспенивания полистирола, рабочая поверхность которых покрывается медью или никелем способом гальванопластики (см. Шуляк B.C., Рыбаков С.А., Григорян К.А. Производство отливок по газифицируемым моделям / Под ред. проф., д.т.н. B.C.Шуляка - М.: МГИУ, 2001, с.65.). В качестве таких материалов применяются пластики на основе полипропилена, эпоксидных и полиэфирных смол. Однако данные способы изготовления пресс-форм достаточно дороги ввиду того, что механическая обработка, а тем более последующая доводка пресс-форм, подразумевает под собой труд высококвалифицированных, а соответственно и высокооплачиваемых рабочих. К тому же, процесс изготовления пресс-форм методом механической обработки достаточно длителен и практически невозможен при изготовлении художественного литья. В данных пресс-формах нет возможности изготавливать модели с небольшими обратными уклонами, кроме как методом изготовления отъемных частей (в пресс-форме, либо в модели с последующим склеиванием). Нанесение гальванопокрытий на пористую пластмассу, во-первых, чрезвычайно затруднено, а, во-вторых, нивелирует преимущества пористой пластмассы как газопроницаемого материала. Полипропилен отличается повышенной трудоемкостью механообработки, а материалы на основе эпоксидных и полиэфирных смол к тому же достаточно хрупки.
Известен способ изготовления модельной полимерной оснастки, включающий в себя изготовление мастер-модели, на основе которой получают негатив (матрицу пресс-формы), по которому изготавливают модели отливок, причем негатив изготавливают заливкой мастер-модели двухкомпонентным полимером, как правило, полиуретаном. С целью сокращения расхода дорогостоящих полимеров, при изготовлении негатива применяют обечайки, создающие каркас, приблизительно повторяющий контуры пресс-формы (Ровин С.Л., Нелюб И.А., Каменский В.В. Изготовление литейной оснастки из полимерных материалов // Литейное производство, 2004, №12, с.7-8).
Недостатком известного способа, как приведено выше, являются низкие теплофизические свойства материала оснастки - полимера: теплоемкость и теплопроводность, затрудняющие изготовление газифицируемых моделей требуемого качества, снижающие выход годных моделей.
Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении качества моделей и увеличении выхода годного.
Для решения поставленной задачи при использовании способа изготовления пресс-форм для производства газифицируемых моделей, включающего получение мастер-модели, матрицы и обечайки с надувным и отводными каналами, матрицу получают из предварительно подготовленного композиционного материала на основе полимерного материала с добавками частиц одной или более фракций металлических или неметаллических материалов размером до 5,0 мм в объеме от 10 до 70% от объема исходного полимерного материала, залитого в обечайку с установленной в ней мастер-моделью, и выдерживают от 5 до 120 мин с последующим отверждением композита и дальнейшим извлечением модели.
Качество газифицируемых моделей во многом зависит от теплофизических свойств материала матрицы пресс-формы. Современные полимерные материалы позволяют существенно облегчить, ускорить и удешевить процесс изготовления матриц пресс-форм. Однако они характеризуются неудовлетворительными тепловыми и физическими свойствами, в частности теплоемкостью, теплопроводностью, проницаемостью высокочастотным излучением и т.д. Вместе с тем, эти свойства можно существенно повысить за счет ввода в полимерный материал специальных добавок.
В предлагаемом способе матрицы пресс-форм предлагается получать из предварительно подготовленного композиционного материала на основе полимерного материала с добавками металлических или неметаллических материалов.
В случае, если предполагается газифицируемые модели изготавливать методом теплового удара, автоклавным или ванным способом в полимерный материал вводят металлические частицы (порошки, гранулы, опилки, стружку) с высокими теплофизическими свойствами (медь, железо, алюминий и т.п.).
В этом случае количество вводимых добавок определяется необходимостью создания рабочего слоя на поверхности матриц пресс-формы, обеспечивающего получение требуемых теплофизических свойств.
Любые металлические частицы, используемые при изготовлении пресс-формы, имеют плотность, значительно превышающую плотность исходного полимера (в 1,7-12,0 раз) и, следовательно, седиментируют в донные слои жидкости к лицевой поверхности мастер-модели, накапливаются там, образуя осадочный металлизированный слой. Состав, плотность и теплофизические свойства данного слоя регулируют соответствующим подбором материалов, конфигурации и фракционного состава частиц.
При изготовлении газифицируемых моделей на установке ТВЧ материал матрицы пресс-формы должен быть максимально прозрачен для высокочастотного излучения. Это достигается за счет ввода в исходный полимер добавок из материалов с минимальным коэффициентом диэлектрической проницаемости, таких как древесные опилки, керамические порошки и т.д., причем количество этих добавок должно быть максимально возможным, а распределение в объеме материала матрицы пресс-формы наиболее равномерно. Характер распределения частиц в материале не имеет принципиального значения. Установлено, что при вводе в исходный полимер (на примере полиуретана) до 70% (по объему) мелких частиц сухих древесных опилок материал способен течь и давать качественный отпечаток мастер-модели, т.е. обеспечивать получение качественной матрицы пресс-формы. Увеличение содержания частиц более 70% (по объему) приводит к существенному ухудшению текучести материала и снижению качества отпечатка матрицы, что в итоге приводит к снижению качества газифицируемых моделей.
В случае ввода металлических частиц ситуация иная: важно создать в матрице только поверхностный рабочий слой с высокими теплофизическими свойствами. В связи с этим нецелесообразно вводить в полимер большое количество частиц, поскольку любое увеличение их процентного содержания неизбежно усложняет процесс приготовления материала (перемешивание и заливку формы) и повышает ее себестоимость. Установлено, что содержание металлических добавок менее 10% (по объему) не обеспечивает требуемых теплофизических свойств.
При изготовлении матриц пресс-форм из композиционного материала с металлическими добавками для обеспечения создания металлизированного поверхностного слоя после заливки материала на мастер-модель в обечайку осуществляют выдержку материала в жидком состоянии. Выдержка необходима для обеспечения процесса седиментации более тяжелых по отношению к полимеру металлических частиц и равномерному их распределению по поверхности мастер-модели. Время выдержки задают в диапазоне от 5 до 120 минут посредством варьирования процентного содержания одного или нескольких компонентов в полимере, главным образом катализатора.
Время выдержки перед отверждением менее пяти минут не обеспечивает требуемой плотности осаждения частиц и их равномерного распределения. Выдержка более 120 минут нецелесообразна ввиду полного осаждения максимально возможного объема вводимых частиц.
При вводе частиц с низким коэффициентом диэлектрической проницаемости выдержка для седиментации частиц не нужна. Мало того, желательно, чтобы композиционный материал в целом сохранял седиментационную устойчивость. Однако технологическая выдержка 5 минут и более все равно необходима для обеспечения равномерного распределения вязкой суспензии по поверхности модели и создания качественного отпечатка. С целью получения наиболее плотного и одновременно пластичного поверхностного слоя с наилучшими теплофизическими свойствами возможно использовать смесь из частиц различных фракций и различных материалов.
Размеры вводимых частиц имеют большое значение как с точки зрения получения качественного отпечатка модели, так и с точки зрения получения требуемых тепловых и физических свойств. Минимальный размер частиц не ограничивается и определяется только технологией их ввода. Максимальный размер не может превышать 5 мм, поскольку в этом случае существенно снижаются технологические свойства материала матрицы пресс-формы, и главное, ее срок службы.
В процессе образования рабочего слоя седиментирующие металлические частицы смещаются с наклонных и, тем более, вертикальных поверхностей мастер-модели в донные слои жидкого полимера. Данное обстоятельство вынуждает изготавливать наклонные или вертикальные элементы матрицы отдельно. Это несколько усложняет процесс, но не принижает преимущество предлагаемого способа. Однако при использовании ферромагнитных частиц этого нежелательного явления можно избежать путем создания специально ориентированного магнитного поля в одной или нескольких частях мастер-модели.
Способ осуществляют следующим образом. На подмодельную плиту устанавливают мастер-модель и обечайку будущей пресс-формы, после чего готовят полимерный композиционный материал. Для этого отмеряют определенное количество компонента А полимера, вводят в него катализатор и соответствующее количество компонента Б, тщательно перемешивают. После этого вводят заранее приготовленное количество добавок - металлических частиц одной или более фракций размером до 5 мм в количестве от 10 до 70% (по объему), вторично перемешивают и заливают в обечайку. Важным обстоятельством этого процесса является дозирование катализатора. Количество катализатора выбирают таким образом, чтобы после заливки композита в форму он затвердевал не сразу, а через некоторое время - от 5 до 120 минут. Это время - время выдержки в жидком состоянии необходимо для обеспечения процесса седиментации введенных металлических добавок и образования металлизированного рабочего слоя на внутренней поверхности пресс-формы.
Если на модели присутствуют вертикальные или наклонные поверхности значительной протяженности, то соответствующие им части пресс-формы необходимо изготавливать отдельно и затем монтировать в обечайке, поскольку седиментирующие частицы не могут накапливаться вдоль таких поверхностей. Однако, если вводимые частицы ферромагнитны, - модель или ее части к сердечнику электромагнита, установленному внутри подмодельной плиты. В этом случае заливку композиционного материала осуществляют в специально ориентированном магнитном поле.
Процесс ввода неметаллических частиц в принципе не отличается от ввода металлических, однако в этом случае изготавливаемый композиционный материал должен обладать седиментационной устойчивостью, а время живучести должно быть минимальным, достаточным для обеспечения условий спокойного приготовления и заливки материала в обечайку.
Пресс-форму для изготовления пенополистироловой модели художественной отливки «Голова льва» изготавливали из композиционного материала на основе двухкомпонентного полиуретанового компаунда с добавками чугунной дроби с диаметром дробин 0,7-1,2 мм. Обечайку, выполненную из листового материала, и мастер-модель отливки устанавливали на подмодельную плиту. Композиционный материал готовили следующим образом: в чистую сухую пластиковую тару отмеряли 300 г компонента А полиуретана, вводили катализатор в количестве 0,2 г из расчета обеспечения времени живучести компаунда 20-30 мин, которого достаточно для обеспечения процесса седиментации дробин. Требуемое количество катализатора ранее определяли опытным путем. После чего добавляли 75 г компонента Б, тщательно перемешивали. Предварительно отмытую в спиртовом растворе от масел чугунную дробь вводили в количестве 40% (по объему) при интенсивном перемешивании ручной мешалкой. После чего полученный композиционный материал заливали в обечайку на мастер-модель. После окончательного затвердевания материала модель извлекали, а готовую пресс-форму в обечайке устанавливали на рабочий стол для изготовления газифицируемых моделей. Аналогичные испытания были проведены с использованием алюминиевой крупки, медных и деревянных опилок, керамической крошки, свинцовой дроби. Количество и фракционный состав вводимых добавок, а также полученные в результате испытаний результаты представлены в табл.1.
Для получения сравнительных данных в этой же обечайке и по той же мастер-модели изготавливали пресс-форму по способу Ровина С.Л., Нелюба И.А. и Каменского В.В. (см. табл.2 и 3).
Таблица 1.
Качество поверхности газифицируемых моделей, полученных в пресс-формах из модифицированного полимера
Модифицирующий материал Качество поверхности моделей/эффективность усвоения добавок при количестве добавок, % (по объему)
0 5 10 20 40 60 70 80
Железный порошок
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000005
Figure 00000006
Алюминиевые опилки
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000002
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000005
Figure 00000005
Figure 00000006
Чугунная дробь
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Свинцовая дробь
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Древесные опилки
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000002
Figure 00000002
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000005
Figure 00000006
Примечание:
«+» - хорошее;
«+-» - удовлетворительное;
«-» - плохое;
«0» - нет оценки.
Таблица 2.
Качество металлизированного слоя на поверхности матрицы пресс-формы в зависимости от времени полимеризации
Модифицирующий материал Количество вносимых добавок, % (по объему) Качество металлизированного слоя в зависимости от времени полимеризации
3 5 20 60 90 120 130
Порошок железа
d=0,01-0,015 мм
10 - - +- + + + +
30 - - +- +- + + +
50 - - - +- +- + +
70 - - - +- +- + +
Алюминиевые опилки
d=1-1,5 мм
10 - +- + + + + +
30 - +- +- + + + +
50 - - +- + + + +
70 - - +- + + + +
Чугунная дробь
d=0,5 мм
10 + + + + + + +
30 +- + + + + + +
50 +- +- +- + + + +
70 - +- +- + + + +
Примечание:
«+» - хорошее;
«+-» - удовлетворительное;
«-» - плохое.
Таблица 3.
Количество съемов моделей с пресс-форм из полиуретана, модифицированного чугунной дробью в количестве 20% (по объему)
Размер (диаметр) частиц, мм без добавок 0,5 2 3,5 5 5,5
Количество съемов моделей более 600 380-540 300-450 140-250 120-180 40-60

Claims (2)

1. Способ изготовления пресс-форм для производства газифицируемых моделей, включающий получение мастер-модели, матрицы и обечайки с надувным и отводными каналами, отличающийся тем, что матрицу получают из композиционного материала на основе полимерного материала с добавками частиц одной или более фракций металлических или неметаллических материалов размером до 5,0 мм в объеме от 10 до 70% от объема исходного полимерного материала, залитого в обечайку с установленной в ней мастер-моделью, и выдерживают от 5 до 120 мин с последующим отверждением композиционного материала и дальнейшим извлечением мастер-модели.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что композиционный материал в качестве металлических частиц содержит ферромагнитные добавки, а заливку осуществляют в ориентированном магнитном поле.
RU2007118302/02A 2007-05-16 2007-05-16 Способ изготовления пресс-форм для производства газифицируемых моделей RU2379151C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007118302/02A RU2379151C2 (ru) 2007-05-16 2007-05-16 Способ изготовления пресс-форм для производства газифицируемых моделей

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007118302/02A RU2379151C2 (ru) 2007-05-16 2007-05-16 Способ изготовления пресс-форм для производства газифицируемых моделей

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007118302A RU2007118302A (ru) 2008-11-27
RU2379151C2 true RU2379151C2 (ru) 2010-01-20

Family

ID=42121027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007118302/02A RU2379151C2 (ru) 2007-05-16 2007-05-16 Способ изготовления пресс-форм для производства газифицируемых моделей

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2379151C2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2530918C1 (ru) * 2013-02-28 2014-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственное Объединение "Инновационные Литейные Технологии" Способ изготовления литых фасонных изделий из полимерных композиционных материалов
RU2604285C2 (ru) * 2015-04-14 2016-12-10 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Способ изготовления пресс-формы из материала с термостойкой полимерной матрицей
WO2019172796A1 (ru) 2018-03-06 2019-09-12 Максим Львович ЧЕРНЫЙ Формообразующий элемент пресс-формы для термоформования изделий из вспененных термопластичных полимеров и способ его изготовления

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1764767A1 (ru) * 1990-03-28 1992-09-30 Научно-производственное объединение по механизации и автоматизации производства машин для хлопководства "Технолог" Многоместна пресс-форма дл изготовлени тонкостенных сложнопрофильных газифицируемых пеномоделей

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1764767A1 (ru) * 1990-03-28 1992-09-30 Научно-производственное объединение по механизации и автоматизации производства машин для хлопководства "Технолог" Многоместна пресс-форма дл изготовлени тонкостенных сложнопрофильных газифицируемых пеномоделей

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
РОВИН С.Л. и др. Изготовление литейной оснастки из полимерных материалов. - Литейное производство, 2004, №12, с.7-8. СТЕПАНОВ Ю.А. и др. Литье по газифицируемым моделям. - М.: Машиностроение, 1976, с.58-65. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2530918C1 (ru) * 2013-02-28 2014-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственное Объединение "Инновационные Литейные Технологии" Способ изготовления литых фасонных изделий из полимерных композиционных материалов
RU2604285C2 (ru) * 2015-04-14 2016-12-10 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Способ изготовления пресс-формы из материала с термостойкой полимерной матрицей
WO2019172796A1 (ru) 2018-03-06 2019-09-12 Максим Львович ЧЕРНЫЙ Формообразующий элемент пресс-формы для термоформования изделий из вспененных термопластичных полимеров и способ его изготовления

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007118302A (ru) 2008-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gonzalez et al. Additive manufacturing of functionally graded ceramic materials by stereolithography
US9901977B2 (en) Patternless sand mold and core formation for rapid casting
JPS6141867B2 (ru)
EP2163328A1 (de) Mit Wasserglas beschichteter und/oder vermischter Kern- oder Formsand mit einem Wassergehalt im Bereich von >= etwa 0,25 Gew.-% bis etwa 0,9 Gew.-%
CN104892876A (zh) 一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂及其制备方法
CN103554841B (zh) 一种适用于快速原型技术的树脂复合材料
RU2379151C2 (ru) Способ изготовления пресс-форм для производства газифицируемых моделей
RU2530918C1 (ru) Способ изготовления литых фасонных изделий из полимерных композиционных материалов
CN101199984B (zh) 一种砂型、砂芯用脱模剂及其制备方法
TW200427533A (en) Metal powder composition for use in selective laser sintering
CN115383108B (zh) 一种基于3d打印的三维结构金属基复合材料预制体及其制备方法
CN108296476A (zh) 一种3d打印制芯覆膜砂
CN110871257B (zh) 一种石墨活化陶瓷面层浆料的制备方法及其应用
Nagai et al. Additive manufacturing technology by furan sand mold using sintered artificial sand coated with solid catalyst
CN112893843A (zh) 一种MoNiB金属陶瓷螺纹元件的制备方法
CN104107880A (zh) 铝合金电磁金属壳型铸造工艺
CN113857421A (zh) 一种湿态覆膜砂的制备方法及应用
CN108714679B (zh) 一种三维打印用粉末材料及其配置方法
JP2022071870A (ja) 積層造形用鋳物砂及びその製造方法
Aćimović-Pavlović et al. The characterization of talc-based coating for application for Al-Si alloy casting
RU2442673C2 (ru) Способ получения литейных стержней или форм
CN109967690A (zh) 一种薄壁铝合金铸件重力铸造用覆膜砂及其使用方法
CN112677385A (zh) 致密性人造石真空压制方法
CN118106440A (zh) 一种铸造脱模剂及其制备方法
Skrzyński et al. The Technique of inorganic core sand shooting with reduced pressure in venting system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100110