RU2540710C1

RU2540710C1 - Device for moulding of items

Info

Publication number: RU2540710C1
Application number: RU2013155926/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Рогов; Татьяна Владимировна Никифорова; Анна Владимировна Рогова
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2015-02-10

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: device for moulding of items comprises a matrix, a core, units for their mutual coaxial installation and replenishment. At the same time the device is equipped with a disk membrane fixed on the matrix with the help of a unit of coaxial installation and a beam of arc type, which by their sides is fixed on the upper plane of the disk membrane. Besides, the device is equipped with a vibrator having a working tip installed coaxially to the core, the body of which is rigidly fixed on the beam. Besides, the working tip rests against the membrane in its central point. At the same time the end of the core is rigidly fixed in the centre of the lower plane of the disk membrane, and its external surface is made with longitudinal grooves. Besides, height h and pitch s of the grooves are equal to 1/200 D, where D - diameter of the core.

EFFECT: improved quality of produced items due to reduction of a coefficient of friction of a used mix against walls of a matric and a core.

2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для формования крупногабаритных сложнопрофильных изделий из композиционных материалов или керамики, например из водных шликеров.The invention relates to devices for forming large-sized complex products from composite materials or ceramics, for example from aqueous slips.

Известно устройство для формования керамических изделий, содержащее матрицу, сердечник в виде эластичной оболочки, механизм деформирования оболочки и обеспечения подпитки (авторское свидетельство СССР №1570900, МКИ B28B 1/26). Недостатком известного устройства является то, что сердечник не обеспечивает равномерное заполнение формы, в результате чего стенки изделия могут быть неодинаковой толщины. Кроме того, заполнение формы шликером идет достаточно медленно и компоненты, имеющие больший удельный вес, оседают вниз, при этом структура получаемого изделия становится неоднородной. Причиной является достаточно большая вязкость шликера, и последовательность заполнения формы им является непредсказуемой.A device is known for molding ceramic products containing a matrix, a core in the form of an elastic shell, a mechanism for deforming the shell and providing recharge (USSR copyright certificate No. 1570900, MKI B28B 1/26). A disadvantage of the known device is that the core does not provide uniform filling of the form, as a result of which the walls of the product can be of unequal thickness. In addition, filling the form with a slip is rather slow and components with a higher specific gravity settle down, while the structure of the resulting product becomes inhomogeneous. The reason is the rather high viscosity of the slurry, and the sequence of filling the form with it is unpredictable.

Известно устройство для формования керамических изделий из водных шликеров, содержащее матрицу, сердечник, узлы для их соосной установки, устройство подпитки. Наружная поверхность сердечника имеет покрытие из деформируемого гидрофобного материала, что позволяет компенсировать усадку изделия в процессе подсушки (патент РФ №2191688, B28B 1/26, 2000 г.).A device for molding ceramic products from aqueous slips containing a matrix, a core, nodes for their coaxial installation, a feeding device is known. The outer surface of the core is coated with a deformable hydrophobic material, which allows you to compensate for shrinkage of the product during the drying process (RF patent No. 2191688, B28B 1/26, 2000).

Недостатком известного устройства является то, что деформируемое покрытие сердечника не обеспечивает одинаковую толщину и однородность стенки изделия. Из-за большой вязкости шликера заполнение происходит медленно и неравномерно. В результате нет стабильности и однородности стенок изделия.A disadvantage of the known device is that the deformable coating of the core does not provide the same thickness and uniformity of the product wall. Due to the high viscosity of the slurry, filling is slow and uneven. As a result, there is no stability and uniformity of the product walls.

Наиболее близким по конструкции является устройство для формования сложнопрофильных керамических изделий из водных шликеров, содержащее влагопоглощающую матрицу, сердечник, узлы для взаимной соосной установки и подпитки (Патент РФ №2257291 B28B 1/26, 2003 г.).The closest in design is a device for forming complex-profile ceramic products from water slips containing a moisture-absorbing matrix, a core, nodes for mutual coaxial installation and feeding (RF Patent No. 2257291 B28B 1/26, 2003).

Недостатком известного устройства является то, что при использовании густых водных шликеров или композиционных материалов с малым содержанием связующего вещества заполнение формы идет медленно и неравномерно. Пройдя нижнее питающее устройство, густая смесь обычно отклоняется в сторону и сразу поднимается вверх до конца формы, при этом могут образовываться воздушные пузыри, пустоты и т.д. Особенно сложно изготавливать тонкостенные изделия, имеющие двойную кривизну. Стенка изделия может быть неравномерной по плотности заполнения.A disadvantage of the known device is that when using thick aqueous slips or composite materials with a low binder content, the filling of the form is slow and uneven. Having passed the lower feeder, the thick mixture usually deviates to the side and immediately rises up to the end of the mold, and air bubbles, voids, etc. can form. It is especially difficult to produce thin-walled products having double curvature. The wall of the product may be uneven in density.

Техническим результатом изобретения является повышение качества изделий за счет снижения коэффициента трения используемой смеси (шликера) о стенки матрицы и сердечника.The technical result of the invention is to improve the quality of products by reducing the coefficient of friction of the used mixture (slip) on the walls of the matrix and core.

Технический результат достигается тем, что устройство для формования изделий, содержащее матрицу, сердечник, узлы для их взаимной соосной установки и подпитки, снабжено дисковой мембраной, закрепленной на матрице при помощи узла соосной установки, и балкой арочного типа, которая своими боковыми сторонами закреплена на верхней плоскости дисковой мембраны, а также вибратором с рабочим наконечником, установленным соосно сердечнику, корпус которого жестко закреплен на балке, а рабочий наконечник упирается в мембрану в центральной ее точке, при этом торец сердечника жестко закреплен в центре нижней плоскости дисковой мембраны, а его наружная поверхность выполнена с продольными канавками, причем высота h и шаг s канавок равны 1/200D, где D - диаметр сердечника.The technical result is achieved by the fact that the device for molding products containing a matrix, core, nodes for their mutual coaxial installation and make-up, is equipped with a disk membrane mounted on the matrix using the node of the coaxial installation, and an arch-type beam, which is fixed with its sides on the upper side the plane of the disk membrane, as well as a vibrator with a working tip mounted coaxially to the core, the body of which is rigidly fixed to the beam, and the working tip abuts against the membrane at its central point, the end face of the core is rigidly fixed in the center of the lower plane of the disk membrane, and its outer surface is made with longitudinal grooves, the height h and the pitch s of the grooves being 1 / 200D, where D is the diameter of the core.

Технический результат достигается за счет того, что в процессе заполнения формы в зависимости от вязкости и консистентности используемой смеси (шликера) генератором задаются необходимые частота (до 20 кГц) и амплитуда колебаний рабочего наконечника вибратора, а следовательно, и сердечника. Подаваемая в форму смесь легко заполняет ее полости, поскольку при вибрации снижается коэффициент трения между подаваемой смесью, сердечником и матрицей. Частота и амплитуда колебаний могут изменяться в широких пределах, вплоть до ультразвуковой. Продольные канавки позволяют по ним легко проходить жидкой фазе смеси (воде, полимеру, связующему) и создавать жидкостное трение. В результате существенно повышается производительность устройства, равномерность заполнения формы и качество получаемого изделия. Соотношение высоты h и шага s канавок 1/200D, где D - диаметр сердечника, является оптимальным. Так, например, при диаметре сердечника D=1000 мм высота канавок h=5 мм и шаг s=5 мм достаточны и оптимальны при работе с наиболее широко используемыми составами водных шликеров и композиционных материалов. Если канавки сделать меньшей высоты и шага, то они забиваются шликером и эффект перемещения шликера по ним резко снижается. Если канавки сделать большей высоты и шага, то они останутся на готовом изделии и их придется в дальнейшем удалять механическим способом - чем больше высота канавок, тем более трудоемок процесс обработки. Канавки в поперечном сечении могут быть треугольной или овальной формы. В процессе дальнейшей обработки канавки с внутренней поверхности изделия при необходимости удаляются шлифованием.The technical result is achieved due to the fact that in the process of filling out the form, depending on the viscosity and consistency of the mixture used (slip), the generator sets the necessary frequency (up to 20 kHz) and the amplitude of the vibrations of the working tip of the vibrator, and therefore the core. The mixture fed into the mold easily fills its cavities, since with friction the coefficient of friction between the fed mixture, the core and the matrix decreases. The frequency and amplitude of oscillations can vary over a wide range, up to ultrasound. Longitudinal grooves allow easy passage of the liquid phase of the mixture (water, polymer, binder) and create fluid friction. As a result, the productivity of the device, the uniformity of the filling of the form and the quality of the resulting product are significantly increased. The ratio of the height h and the pitch s of the grooves 1 / 200D, where D is the core diameter, is optimal. So, for example, with a core diameter of D = 1000 mm, the height of the grooves h = 5 mm and the pitch s = 5 mm are sufficient and optimal when working with the most widely used compositions of aqueous slip and composite materials. If the grooves are made smaller than the height and the pitch, then they are clogged by the slip and the effect of moving the slip along them decreases sharply. If the grooves are made of greater height and pitch, then they will remain on the finished product and they will have to be removed mechanically in the future - the greater the height of the grooves, the more time-consuming processing process. The grooves in cross section may be triangular or oval. During further processing, the grooves from the inner surface of the product are removed if necessary by grinding.

На рис.1 представлен общий вид устройства; на рис.2 - пример поперечного разреза канавок сердечника.Figure 1 shows a general view of the device; Figure 2 is an example of a cross section of core grooves.

Устройство для формования изделий содержит матрицу 1, сердечник 2, узел их соосной установки 3 (например, в виде центрирующих болтов, штифтов и т.п.), узел подпитки 4. Устройство снабжено дисковой мембраной 5, закрепленной на матрице 1 при помощи узла сосной установки 3. На нижней плоскости дисковой мембраны 5 в центральной точке жестко закреплен торец сердечника 2. На верхней плоскости дисковой мембраны 5 своими боковыми сторонами закреплена балка 6 арочного типа. Между балкой 6 и верхней плоскостью дисковой мембраны 5 соосно сердечнику 2 установлен вибратор 7 с рабочим наконечником 8. Корпус вибратора 7 жестко закреплен на балке 6, а рабочий наконечник 8 упирается в мембрану 5 в центральной ее точке, взаимодействуя с ней. Вибратор 7, сердечник 2 и матрица 1 установлены соосно. Наружная поверхность сердечника 2 выполнена с продольными канавками 11, причем высота h и шаг s канавок равны 1/200D, где D - диаметр сердечника. Вибратор 7 через усилитель 9 электрически подключен к генератору колебаний 10.The device for molding products contains a matrix 1, a core 2, a node of their coaxial installation 3 (for example, in the form of centering bolts, pins, etc.), a make-up unit 4. The device is equipped with a disk membrane 5 mounted on the matrix 1 using a pine unit installation 3. On the lower plane of the disk membrane 5 at the central point, the end face of the core 2 is rigidly fixed. On the upper plane of the disk membrane 5, an arch type 6 is fixed with its sides. A vibrator 7 with a working tip 8 is installed between the beam 6 and the upper plane of the disk membrane 5 coaxially to the core 2. The vibrator 7 body is rigidly fixed to the beam 6, and the working tip 8 abuts the membrane 5 at its central point, interacting with it. The vibrator 7, the core 2 and the matrix 1 are installed coaxially. The outer surface of the core 2 is made with longitudinal grooves 11, and the height h and the pitch s of the grooves are 1 / 200D, where D is the diameter of the core. The vibrator 7 through the amplifier 9 is electrically connected to the oscillation generator 10.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство собирают согласно представленной схеме на рис.1. Через узел подпитки 4, в полость между матрицей 1 и сердечником 2 подают смесь необходимого состава (водный шликер при изготовлении керамических изделий или наполнитель со связующим при изготовлении композиционных материалов). На вибратор 7 подают электрический ток, и его рабочий наконечник 8 передает вибрации на мембрану 5 и, соответственно, сердечник 2. Сердечник 2 совершает возвратно-поступательные колебания вдоль своей оси, которые передаются и смеси, заполняющей полость. При этом, подобрав оптимальную частоту и амплитуду колебаний в зависимости от вязкости и консистентности смеси, можно значительно снизить коэффициент трения между смесью, сердечником 2 и матрицей 1. Смесь свободно поднимается вверх, равномерно заполняя полость и формируя будущее изделие. Жидкая фаза смеси легко поднимается по продольным канавкам 11, обеспечивая жидкое трение. Использование устройства позволяет получать «плотную упаковку» смеси, формирующей изделие. В зависимости от вида смеси, матрица может быть влагопоглощающая, со специальными покрытиями и т.д., а в верхней части формы может быть размещен дополнительный узел подпитки, датчик заполнения полости, выпор и т.д. После заполнения полости вибратор 7 выключают, при необходимости делают выдержку в течение определенного времени, затем форму разбирают и извлекают изделие.The device is assembled according to the presented diagram in Fig. 1. Through the feed node 4, in the cavity between the matrix 1 and the core 2 serves a mixture of the required composition (water slip in the manufacture of ceramic products or filler with a binder in the manufacture of composite materials). An electric current is supplied to the vibrator 7, and its working tip 8 transmits vibrations to the membrane 5 and, accordingly, the core 2. The core 2 performs reciprocating vibrations along its axis, which are transmitted to the mixture filling the cavity. At the same time, choosing the optimal frequency and amplitude of oscillations depending on the viscosity and consistency of the mixture, it is possible to significantly reduce the friction coefficient between the mixture, core 2 and matrix 1. The mixture rises freely, uniformly filling the cavity and forming the future product. The liquid phase of the mixture easily rises along the longitudinal grooves 11, providing fluid friction. Using the device allows you to get a "tight packing" of the mixture forming the product. Depending on the type of mixture, the matrix can be moisture-absorbing, with special coatings, etc., and in the upper part of the form can be placed an additional make-up unit, a cavity filling sensor, discharge, etc. After filling the cavity, the vibrator 7 is turned off, if necessary, make exposure for a certain time, then the form is disassembled and the product is removed.

Claims

A device for molding products containing a matrix, a core, nodes for their mutual coaxial installation and make-up, characterized in that the device is equipped with a disk membrane mounted on the matrix using a node coaxial installation, and an arch-type beam, which is fixed with its sides on the upper plane a disk membrane, as well as a vibrator with a working tip mounted coaxially to the core, the body of which is rigidly mounted on the beam, and the working tip abuts against the membrane at its central point, while t the core ring is rigidly fixed in the center of the lower plane of the disk membrane, and its outer surface is made with longitudinal grooves, and the height h and pitch s of the grooves are 1 / 200D, where D is the core diameter.