RU2759878C1

RU2759878C1 - Method for forming ceramic blanks

Info

Publication number: RU2759878C1
Application number: RU2021107916A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Викторович Харитонов; Екатерина Валерьевна Маслова; Антонина Александровна Анашкина; Михаил Юрьевич Русин; Анатолий Степанович Хамицаев; Григорий Николаевич Савенков; Юрий Сергеевич Охлупин
Original assignee: Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина»
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2021-11-18

Abstract

FIELD: decorative art.

SUBSTANCE: invention relates to the technology of forming ceramic blanks from aqueous slips into gypsum molds. The method for forming ceramic blanks includes installation in a dried moisture-absorbing matrix reproducing the outer contour of the product, a core reproducing the inner contour of the product, filling the resulting gap with the aqueous slip, exposure to a full set of blanks, core extraction, exposure of the filled blank in the form, extraction of the blank, while 3D measurements of the model and core are carried out for the manufacture of a moisture-absorbing matrix, 3D scans are combined, 3D models of blanks are obtained according to various options for turning the core relative to the model, the optimal turn is selected, which ensures the least misalignment of the base of the blank, marks are applied to the mold and to the core according to the selected turn, the installation of the core in the moisture-absorbing matrix is carried out according to the marks.

EFFECT: improving the quality of molded blanks and reducing scrap.

1 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к технологии формования керамических заготовок из водных шликеров в гипсовые формы.The invention relates to a technology for molding ceramic blanks from aqueous slips into plaster molds.

Известен формовой комплект для формования равнотолщинных крупногабаритных керамических изделий из водных шликеров (патент РФ № 2387537, B28B 1/00 от 27.04.2010), способ формования в котором включает установку в высушенную влагопоглощающую матрицу, которая расположена в перфорированном корпусе и повторяет наружный контур изделия, сердечника, формирующего внутренний контур отливаемого изделия, вкручивание центрирующего стержня в центрирующее отверстие с резьбой, расположенное в носовой части сердечника, центровка сердечника с помощью узлов взаимной соосной установки до такого положения центрирующего стержня относительно заливочного отверстия, чтобы калибровочная втулка села на центрирующий стержень, извлечение перед заливкой изделия центрирующего стержня и закручивание на его место заглушки с резиновой прокладкой, заполнение формы шликером, выемку заготовки после ее образования.A known mold kit for molding large-sized ceramic products of equal thickness from water slips (RF patent No. 2387537, B28B 1/00 dated 04/27/2010), the molding method in which includes installation in a dried moisture-absorbing matrix, which is located in a perforated body and repeats the outer contour of the product, core, forming the inner contour of the molded product, screwing the centering rod into the threaded centering hole located in the nose of the core, centering the core using mutual coaxial installation units to such a position of the centering rod relative to the filling hole so that the calibration sleeve sits on the centering rod, extraction before pouring the centering rod into the product and screwing in its place a plug with a rubber gasket, filling the mold with slip, removing the workpiece after its formation.

К недостаткам технологии формования заготовки, описанной в известной конструкции, следует отнести то, что несоосность основания не контролируется и не корректируется при центровке сердечника на этапе сборки формового комплекта в отличие от «несоосности носка». Также здесь не учитывается, что сердечник и модель, с помощью которой образуется влагопоглощающая матрица, могут обладать отличными геометрическими размерами, в пределах установленных допусков, которые связаны с особенностями их изготовления. Одним из таких примеров является несоосность относительно фланцев, которая свойственна для крупногабаритных заготовок, высотой более 800 мм. Разные взаимные расположения сердечника и модели/формы могут обладать разными параметрами несоосности. Различие в выходе брака по трещинам и сколам при использовании разных формовых комплектов связаны с параметрами самой оснастки, а именно с геометрией формообразующих поверхностей, в частности высокое значение несоосности приводит к повышенному выходу брака по трещинам и сколам.The disadvantages of the preform molding technology described in the known design include the fact that the base misalignment is not controlled and is not corrected when centering the core at the stage of assembling the mold set, in contrast to the "nose misalignment". Also, it does not take into account that the core and the model, with the help of which the moisture-absorbing matrix is formed, can have excellent geometric dimensions, within the established tolerances, which are associated with the peculiarities of their manufacture. One such example is flange misalignment, which is typical for large-sized workpieces with a height of more than 800 mm. Different relative positions of the core and model / shape may have different parameters of misalignment. The difference in the yield of scrap by cracks and chips when using different mold sets is associated with the parameters of the tooling itself, namely with the geometry of the forming surfaces, in particular, a high value of misalignment leads to an increased yield of scrap by cracks and chips.

Наиболее близким техническим решением является способ формования крупногабаритных керамических заготовок (патент РФ №2671380 МПК B28B 1/26, МПК С014В 33/28, публикация 30.10.2018), технология формования которого включает установку в высушенную влагопоглощающую матрицу, повторяющую наружный контур изделия, сердечника, повторяющего внутренний контур изделия, заполнение образовавшегося зазора водным шликером, выдержку до полного набора заготовки, извлечение сердечника, выдержку набранной заготовки в форме, извлечение заготовки, перед установкой сердечника в матрицу нижнюю часть активной поверхности влагопоглощающей матрицы смачивают водой, при этом высота смачиваемой поверхности составляет не более 15% от высоты заготовки.The closest technical solution is a method for molding large-sized ceramic blanks (RF patent No. 2671380 IPC B28B 1/26, IPC S014B 33/28, published on 10/30/2018), the molding technology of which includes installation in a dried moisture-absorbing matrix, repeating the outer contour of the product, the core, repeating the inner contour of the product, filling the formed gap with a water slip, holding until the complete set of the workpiece, removing the core, holding the collected workpiece in the mold, removing the workpiece, before installing the core in the matrix, the lower part of the active surface of the moisture-absorbing matrix is moistened with water, while the height of the wetted surface is not more than 15% of the workpiece height.

К недостаткам известного способа следует отнести то, что при установке сердечника в влагопоглощающую матрицу не учитываются индивидуальные геометрические размеры сердечника и модели, разные взаимные расположения которых приводят к разной несоосности основания.The disadvantages of the known method include the fact that when installing the core in the moisture-absorbing matrix, the individual geometric dimensions of the core and the model are not taken into account, different relative positions of which lead to different misalignment of the base.

Задачей настоящего изобретения является улучшение качества отформованных заготовок.The object of the present invention is to improve the quality of the formed blanks.

Поставленная задача достигается тем, что предложен способ формования керамических заготовок, включающий установку в высушенную влагопоглощающую матрицу, повторяющую наружный контур изделия, сердечника, повторяющего внутренний контур изделия, заполнение образовавшегося зазора водным шликером, выдержку до полного набора заготовки, извлечение сердечника, выдержку набранной заготовки в форме, извлечение заготовки, отличающийся тем, что для изготовления влагопоглощающей матрицы проводят 3D-измерения модели и сердечника, совмещают полученные 3D-сканы, получают 3D-модели заготовок по различным вариантам разворота сердечника относительно модели, выбирают оптимальный разворот, обеспечивающий наименьшую несоосность основания заготовки, наносят метки на форму и на сердечник по выбранному развороту, установку сердечника в влагопоглощающую матрицу производят по меткам.The task is achieved by the fact that the proposed method for molding ceramic blanks, including the installation in a dried moisture-absorbing matrix, repeating the outer contour of the product, the core, repeating the inner contour of the product, filling the gap formed with water slip, holding until the complete set of the blank, removing the core, holding the collected blank in shape, extraction of the workpiece, characterized in that for the manufacture of a moisture-absorbing matrix, 3D measurements of the model and the core are carried out, the obtained 3D scans are combined, 3D models of the workpieces are obtained according to various options for turning the core relative to the model, the optimal turn is selected, which provides the smallest misalignment of the base of the workpiece, markings are applied to the mold and to the core according to the selected turn, the installation of the core in the moisture-absorbing matrix is performed according to the marks.

Установлено, что количество разворотов определяется количеством узлов фиксации положения сердечника. Выбор оптимального взаимного расположения (угла разворота) сердечника и формы приводит к снижению несоосности основания и как следствие к снижению выхода брака по трещинам и сколам.It was found that the number of turns is determined by the number of nodes for fixing the position of the core. The choice of the optimal relative position (angle of rotation) of the core and the shape leads to a decrease in the misalignment of the base and, as a consequence, to a decrease in the yield of scrap along cracks and chips.

Авторы установили, что получение 3D-сканов (измерений) сердечника и модели и выбор их оптимального взаимного расположения (угла разворота), на основании которого наносятся метки на форму и сердечник, производится один раз на вновь изготовленных модели и сердечнике. Кроме того, нанесенные метки используются многократно при установке сердечника в влагопоглощающую матрицу.The authors found that obtaining 3D scans (measurements) of the core and the model and the choice of their optimal relative position (angle of rotation), on the basis of which marks are applied to the mold and core, are performed once on the newly manufactured model and core. In addition, the applied marks are reused when installing the core in a moisture-absorbing matrix.

Реализация предложенного технического решения представлена на следующем примере.The implementation of the proposed technical solution is presented in the following example.

Пример 1 (по прототипу). Для формования заготовки высотой 1200 мм и диаметром основания 400 мм изготавливают модель для формирования наружного контура заготовки и сердечник, имеющий четыре узла фиксации, для формирования внутреннего контура заготовки. С помощью модели изготавливают влагопоглощающую матрицу (гипсовую форму). В высушенную гипсовую форму устанавливают сердечник, закрепляют с помощью четырех узлов фиксации, после чего заполняют образовавшийся зазор водным шликером кварцевого стекла, имеющим плотность 1,87 г/см³. Через 10 часов извлекают сердечник и выдерживают набранную заготовку в форме в течение двух часов, после чего извлекают заготовку из формы. По данному примеру было изготовлена партия заготовок в количестве 40 шт.Example 1 (prototype). To form a preform with a height of 1200 mm and a base diameter of 400 mm, a model is made to form the outer contour of the preform and a core having four fixation units to form the inner contour of the preform. Using the model, a moisture-absorbing matrix (plaster mold) is made. A core is installed in a dried plaster mold, secured with four fixation units, after which the resulting gap is filled with a water slip of quartz glass having a density of 1.87 g / cm ³ . After 10 hours, the core is removed and the assembled workpiece is kept in the mold for two hours, after which the workpiece is removed from the mold. According to this example, a batch of blanks was made in the amount of 40 pieces.

Пример 2. Аналогично вышеописанному примеру 1 отформовали партию заготовок в количестве 40 шт. При этом на вновь изготовленных модели и сердечнике проводят 3D-измерения с помощью лазерного трекера. Совмещают 3D-сканы по фланцам с выравниванием позиций посадочных мест для крепления сердечника и модели в четырех вариантах взаимного расположения (разворота друг относительно друга). Выбирают их оптимальное взаимное расположение (угол разворота), основываясь на наименьшем значение несоосности основания.Example 2. Similarly to the above example 1, a batch of blanks was molded in the amount of 40 pieces. At the same time, 3D measurements are carried out on the newly made model and core using a laser tracker. Combine 3D scans along the flanges with alignment of the positions of the seats for fixing the core and the model in four variants of relative position (rotation relative to each other). Their optimal relative position (angle of rotation) is selected based on the smallest value of the base misalignment.

В таблице 1 представлены значения несоосности основания для четырех разных вариантах разворота сердечника относительно формы.Table 1 shows the base misalignment values for four different options for turning the core relative to the shape.

Таблица 1Table 1

ПараметрParameter Угол разворота сердечника относительно моделиAngle of rotation of the core relative to the model 0°0 ° 90°90 ° 180°180 ° 270°270 ° Несоосность основания, ммBase misalignment, mm 0,46 0.46 0,24 0.24 0,15 0.15 0,21 0.21

На форме влагопоглощающей матрицы и сердечника наносят соответствующие метки оптимального взаимного расположения. В высушенную влагопоглощающую матрицу (гипсовую форму) устанавливают сердечник по меткам. Нанесенные метки используют многократно для формования заготовок при установке сердечника в высушенную влагопоглощающую матрицу.On the form of the moisture-absorbing matrix and the core, the corresponding marks of the optimal relative position are applied. A core is placed in the dried moisture-absorbing matrix (plaster mold) according to the marks. The applied marks are used repeatedly to form preforms when the core is installed in a dried moisture-absorbing matrix.

Исследования полученных заготовок показали, что у отформованных заготовок по предложенному решению существенно снизилась несоосность основания заготовок, которая привела к снижению выхода брака.Studies of the obtained blanks showed that the molded blanks according to the proposed solution significantly decreased the misalignment of the base of the blanks, which led to a decrease in the yield of scrap.

Таблица 2table 2

Способ формованияForming method Несоосность основанияBase misalignment Выход бракаExit marriage По прототипуBy prototype 25,6 %25.6% По предложенному решениюBy the proposed solution 17,3 %17.3%

Claims

A method of forming ceramic blanks, including the installation in a dried moisture-absorbing matrix, repeating the outer contour of the product, a core that repeats the inner contour of the product, filling the formed gap with water slip, holding until the complete set of the blank, removing the core, holding the collected blank in the mold, extracting the blank, characterized by that for the manufacture of a moisture-absorbing matrix, 3D measurements of the model and the core are carried out, the obtained 3D scans are combined, 3D models of the blanks are obtained according to various options for turning the core relative to the model, the optimal turn is chosen, which provides the smallest misalignment of the base of the blank, marks are applied to the mold and to the core according to the selected turn, the installation of the core in the moisture-absorbing matrix is carried out according to the marks.