UA68187A

UA68187A - Method for manufacture of hollow polymeric moulds with functional surface

Info

Publication number: UA68187A
Application number: UA20031110090A
Authority: UA
Inventors: Oleh Yosypovych Shynskyi; Oleh Anatoliovych Yakovyshyn; Arkadii Vasyliovych Chornovol; Mykola Ivanovych Tarasevych; Ihor Olehovych Shynskyi; Vasyl Mykolaiovych Paschenko; Oleksandr Oleksandro Yasynskyi
Original assignee: Physical Technological Inst Metals & Alloys Nat Acad Sciences Ukraine
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2004-07-15

Abstract

Method of manufacturing the hollow polymeric moulds with functional surface, being consisted in that during sintering of moulds the admixtures and granules on the internal surface of porous mould are held by the vacuum of airtight container, in which the mould is placed.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до галузі ливарного виробництва і може бути використаний для одержання моделей зі 2 спінених полімерів.The invention relates to the field of foundry production and can be used to obtain models from 2 foamed polymers.

Відомий спосіб виготовлення порожнистих моделей (Литье по газифицируемьм моделям. Под ред. Ю.А.A known method of manufacturing hollow models (Casting on gasified models. Edited by Yu.A.

Степанова. М, Машиностроение, 1976бг., .224с., стр.43), при якому модель склеюють з окремих складових, утворюючи в ній таким чином порожнину.Stepanova. M, Mashinostroenie, 1976bg., .224 p., p.43), in which the model is glued together from separate components, thus forming a cavity in it.

Недоліком цього способу є складність і довго тривалість процесу з'єднання деталей. Він застосовується при 710 виготовленні моделей з блочного пінополістиролу, а тому призначений, в основному, для виливків порівняно простої конфігурації. Крім того, при використанні даного способу постає необхідність в додатковому обладнанні, а саме - каркас, шпильки. Ускладнюється операція формування моделі, що зумовлено потребою видалення каркасу з форми.The disadvantage of this method is the complexity and long duration of the process of connecting parts. It is used in the 710 manufacture of models from block polystyrene foam, and therefore is intended, mainly, for castings of a relatively simple configuration. In addition, when using this method, there is a need for additional equipment, namely, a frame, pins. The operation of forming the model is complicated by the need to remove the frame from the mold.

Відомий спосіб прискореного прототипування, який ще називають стереолітографією (Обзор зарубежной 12 литературь. // Литейное производство 1997г., МоЗ, стр.37). В основі способу лежить наступний принцип: тривимірна електронна модель майбутнього фізичного об'єкту створюється в системі геометричного моделювання САД розбивається на тонкі перерізи, які потім реально відтворюються, з'єднуються, вибудовуючи фізичний об'єкт, що може використовуватись в якості прототипу створюваної моделі, майстер-моделі для виготовлення модельного оснащення, ливарної моделі. Шари створюються і з'єднуються з фотополімеру за допомогою лазерної головки.There is a well-known method of accelerated prototyping, which is also called stereolithography (Obzor zarubeznoi 12 literature. // Liteynoe proizvodstvo 1997, MoZ, p. 37). The method is based on the following principle: a three-dimensional electronic model of the future physical object is created in the SAD geometric modeling system, divided into thin sections, which are then realistically reproduced, connected, building a physical object that can be used as a prototype of the created model, master models for manufacturing model equipment, foundry model. Layers are created and connected from the photopolymer using a laser head.

Недоліком цього способу є його надзвичайно велика вартість. На сьогоднішній день в Україні існує лише один пристрій формоутворення деталей і використовується .він не для поточного виробництва, а для швидкого втілення конструкторської ідеї в реальну модель.The disadvantage of this method is its extremely high cost. To date, there is only one device for forming parts in Ukraine, and it is used not for current production, but for the quick implementation of a design idea into a real model.

Найбільш близьким до запропонованого способу є принцип виготовлення моделі для вакуум-плівкової 29 формовки (А.С. СРСР Мо1189565 А, МПК В22С7/02, 1985г., бюл. Мо41), згідно з яким модель виготовляють з « еластичної оболонки з патрубками. В якості наповнювача використовуються гранули спіненого полістиролу.The closest to the proposed method is the principle of making a model for vacuum-film 29 molding (AS USSR Mo1189565 A, MPK B22S7/02, 1985, Bull. Mo41), according to which the model is made from an elastic shell with nozzles. Foamed polystyrene granules are used as a filler.

Недоліком цього винаходу є те, що при видаленні гранул шляхом ежектування їх повітрям через патрубок складно регулювати в порожнині моделі більш високий тиск для збереження геометрії форми моделі. Існує складність в отриманні моделей з функціональною поверхнею, що пов'язано з необхідністю наносити легуючі в 30 домішки на внутрішню поверхню прес-форми або ж попередньо на еластичну плівку. Необхідно постійно со контролювати граничні значення розмірів гранул, виходячи з умов отримання якісної моделі і її оптимальної маси. В процесі формоутворення з гранул виділяється пороутворювач і вони поступово втрачають спінюючу -- активність, одночасно збільшуючись в об'ємі, а, отже, після ежекції видалені гранули мають невисоку с ймовірність для багаторазового застосування.The disadvantage of this invention is that when removing granules by ejecting them with air through a nozzle, it is difficult to adjust a higher pressure in the cavity of the model to preserve the geometry of the model shape. There is a difficulty in obtaining models with a functional surface, which is associated with the need to apply alloying impurities in 30 on the inner surface of the mold or previously on an elastic film. It is necessary to constantly monitor the limit values of the granule sizes, based on the conditions for obtaining a high-quality model and its optimal weight. In the process of molding, a foaming agent is released from the granules and they gradually lose their foaming activity, simultaneously increasing in volume, and therefore, after ejection, the removed granules have a low probability for repeated use.

Зо Мета винаходу полягає в створенні способу виготовлення порожнистих полімерних моделей з о функціональною поверхнею, який дозволяє об'єднати етапи спікання моделі і нанесення функціонального покриття.The purpose of the invention is to create a method of manufacturing hollow polymer models with a functional surface, which allows combining the stages of sintering the model and applying a functional coating.

Поставлена мета досягається тим, що в способі виготовлення порожнистих полімерних моделей з « функціональною поверхнею, який полягає в послідовному введенні в порожнину пресформи легуючих або З 50 модифікуючих домішків і гранул полімеру, що спінюється, згідно винаходу, в процесі спікання моделі домішки і с гранули на внутрішній поверхні пресформи утримуються вакуумом контейнеру, в якому розміщена пресформа.The goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing hollow polymer models with a functional surface, which consists in the sequential introduction into the cavity of the mold of alloying or C 50 modifying impurities and foaming polymer granules, according to the invention, in the process of sintering the model of the admixture and the granules on the inner surface of the mold is held by the vacuum of the container in which the mold is placed.

Із» Крім того, пористість стінок пресформи регулюється в залежності від необхідного розподілення домішків по поверхні моделі.From" In addition, the porosity of the walls of the mold is regulated depending on the necessary distribution of impurities on the surface of the model.

На фіг.1, 2 наведено схему реалізації способу. Фіг1 представляє перший етап способу, в процесі якого в 45 герметичний контейнер 1 встановлюється пресформа 2 з пористого матеріалу. Пресформа під'єднується до б патрубку 3, призначеного для введення домішків 4 і гранул 5. Патрубок 6 виконує роль з'єднання порожниниFig. 1, 2 shows the scheme of implementation of the method. Fig. 1 represents the first stage of the method, in the process of which a mold 2 of porous material is installed in 45 hermetic container 1. The mold is connected to b nozzle 3, intended for the introduction of impurities 4 and granules 5. Nozzle 6 performs the role of connecting the cavity

Ге | контейнера з вакуум-насосом. На фіг.2 зображено другий етап способу, а саме - спікання моделі в пристрої струмів високої частоти 7, в який встановлено вакуумуємий контейнер. - Реалізація схеми запропонованого способу відбувається так. Пресформа 2 встановлюється в контейнері 1, о 20 з'єднується з його патрубком 3. Потім контейнер герметизується і підключається патрубком 4 до вакуум-насосу, який вмикається в роботу за 1-1,5 хв. до моменту подачі домішків. За допомогою задувного пристрою вводиться т мірна доза домішків, після яких подають попередньо визначену порцію гранул полімеру з розрахунком створення в процесі спікання необхідної товщини стінки моделі. Для більш рівномірного розподілення домішків і гранул на поверхні пресформи закон зміни надмірного тиску задувного пристрою може мати пульсуючий характер. Задувний отвір заглушується і, не відключаючи вакууму, контейнер переноситься в поле високочастотного в. конденсатору. Треба відмітити, що для збільшення значення тангенсу кута діелектричних втрат гранули полімеру перед їх введенням в пресформу попередньо змочують водою, водою з солями або іншими речовинами. Тонкий шар води або розчину на поверхні гранул під дією на нього високочастотного електричного поля нагрівається, а пари води, що утворюються при цьому, розігрівають гранули. На відміну від інших методів бо спікання, кількість діючої на гранули пари тут незначна і вона легко виходить, оминаючи домішки через перфоровані стінки пресформи. Припинення виходу пари і конденсату з пресформи свідчить про закінчення процесу формоутворення моделі, оскільки під дією тепла пари гранули полімеру перекривають дрібні отвори в стінках. Після цього вакуум з порожнини контейнера знімається, пресформа з готовою порожнистою моделлю з покриттям вилучається. бо Для високочастотного нагріву можуть бути використані пристрої потужністю від 5 до 40кВт з частотоюGe | container with a vacuum pump. Fig. 2 shows the second stage of the method, namely, the sintering of the model in the device of high-frequency currents 7, in which the vacuum container is installed. - Implementation of the scheme of the proposed method is as follows. Mold 2 is installed in container 1, at 20 it is connected to its nozzle 3. Then the container is sealed and connected to the vacuum pump with nozzle 4, which is activated in 1-1.5 minutes. until the time of introduction of impurities. Using the blowing device, a measured dose of impurities is introduced, after which a predetermined portion of polymer granules is fed with the calculation of creating the required wall thickness of the model during the sintering process. For a more uniform distribution of impurities and granules on the surface of the mold, the law of changing the excessive pressure of the blowing device can have a pulsating character. The blow hole is blocked and, without turning off the vacuum, the container is transferred to the field of high-frequency in. capacitor. It should be noted that to increase the value of the tangent of the dielectric loss angle, the polymer granules are pre-moistened with water, water with salts or other substances before they are introduced into the mold. A thin layer of water or solution on the surface of the granules is heated under the action of a high-frequency electric field on it, and the water vapor formed in this process heats up the granules. Unlike other methods of sintering, the amount of steam acting on the granules here is insignificant and it easily escapes, bypassing the impurities through the perforated walls of the mold. The cessation of the release of steam and condensate from the mold indicates the end of the process of forming the model, because under the action of the heat of the steam, the polymer granules cover the small holes in the walls. After that, the vacuum is removed from the container cavity, the mold with the finished hollow model with the coating is removed. because for high-frequency heating, devices with a power of 5 to 40 kW with a frequency of

5-ЗОМГЦц. При цьому напруженість поля складає від 500 до 1000В/см. Тривалість спікання (10-бОсек) залежить від розмірів моделі, матеріалу пресформи, складу і стану полімеру і використовуваних домішків. Пресформи необхідно виконувати з матеріалів з малою теплопровідністю - епоксидних, поліефірних смол або ін. Це пов'язане з тим, що нерівномірність електричного поля по висоті призводить в деяких випадках до недооформлення поверхні моделі, що посилюється високою теплопровідністю стінок пресформи і домішків.5-ZOMHCts. At the same time, the field strength ranges from 500 to 1000 V/cm. The duration of sintering (10 seconds) depends on the dimensions of the model, the material of the mold, the composition and state of the polymer and the impurities used. Molds must be made of materials with low thermal conductivity - epoxy, polyester resins or others. This is due to the fact that the unevenness of the electric field along the height leads, in some cases, to the incompleteness of the surface of the model, which is aggravated by the high thermal conductivity of the walls of the mold and impurities.

Використання запропонованого способу дозволяє спростити процес отримання якісних порожнистих полімерних моделей з функціональним покриттям.The use of the proposed method allows to simplify the process of obtaining high-quality hollow polymer models with a functional coating.

Claims

The formula of the invention

1. The method of manufacturing hollow polymer models with a functional surface, which consists in the sequential introduction into the cavity of a porous mold of alloying or modifying impurities and foaming polymer granules, which is distinguished by the fact that during the sintering of the model, impurities and granules on the inner surface of the porous mold -forms are held by the vacuum of the hermetic container in which the press form is placed.

2. The method according to claim 1, which differs in that the porosity of parts of the mold walls is regulated depending on the necessary distribution of impurities on the surface of the model. « in (ee) «- (ee) (Se)

- and? (o) (ee) - (ee) that 60 b5