2.2. Възможности за изработване на пластмасови модели във вакуумирани пясъчни форми


Технологията за изработване на пластмасови модели във вакуумирани форми е създадена в Техническия университет (тогава ВМЕИ "Ленин") - София през осемдесетте години на миналия век. Технологията произлиза от известния в леярското производство V-процес [66-68], като във вакуумираната форма се залива моделна смес (компаунд) вместо метал. Докато при леене на метал фолиото се стопява и формата се разхермертизира, при изработването на пластмасови модели фолиото и формата запазват своето първоначално състояние през целия технологичен процес. Течният компаунд умокря фолиото много добре, а готовият пластмасов модел се отделя лесно от фолиото, защото полимеризиралата смола не залепва към него.

Поради близост с V-процеса, основната схема (фиг.24) на технологията не е патентована. Последователността на изработване на вакуумирани форми е достатъчно известна и това е причината за съкратеното й текстово представяне.
     
                       Фиг.24
В началната позиция, полиетиленово фолио 1, изпънато на рамка 2, се нагрява от нагревателя 3. Под фолиото се намира моделът-еталон 4, разположен върху вакуумкамера 5. Работната повърхнина на модела-еталон е свързана с вакуумкамерата чрез малки отвори 6. Рамката с нагрятото фолио се притиска към камерата и фолиото обвива модела-еталон.

По-нататък (на фигурата това не е показано), върху камерата се поставя каса 7, с възможност за вакуумиране на пространството около модела. Насипва се кварцов пясък 8 и той се вибрира. Пясъкът се изравнява и се покрива с друго фолио. След това, касата се свързва към вакуумиращата система, а вакуумът към камерата се изключва. Така, пясъкът се оказва затворен между двете фолиа. От възникналата разлика - атмосферно налягане от външната повърхнина на фолиата и вакуум в касата, пясъкът загубва своята подвижност и формата придобива необходимата якост. Едва сега се стига до показаното на втора позиция отделяне на модела-еталон от вече обърнатата на 180° вакуумирана форма 9. В образувалата се кухина се насипва предварително приготвена моделна (епоксидна) смес 10. След нейната полимеризация, вакуумът към касата се прекъсва, пясъкът възвръща първоначалното си насипно състояние, полученият пластмасов модел 11 се отделя от разрушената форма и се подлага на довършителна работа.


Показаните по-долу схеми за осъществяване на технологията, без те да се разграничват строго, се отнасят до:
  • изработването на вакуумираната форма, предназначена за производството на пластмасови модели,
  • въздействията върху моделната смес,
  • изработването на модели и сърцеви кутии, както и до някои
  • решения за необходимите каси, вакуумиращи системи и подмоделни плочи.
Всички схеми, някои от които са обект на български патенти и изобретения, са създадени от автора на настоящия материал.

На фиг.25 (по а.с.№51283 и 51284) е показано изработването на вакуумирана форма с две зони - работна 1 и спомагателна 2. Работната зона е съставена от ситен кварцов пясък, а спомагателната - от едър пясък, без специални изисквания към него. Първоначално се оформя проходната (спомагателната) част на формата, която се помества около обвития с фолио модел-еталон 3. В полученото пространство се насипва ситен пясък, осигуряващ високо качество на повърхнината на модела. В резултат на тези, общо взето, усложнени действия може да се ползва незначително количество качествен пясък (или праховидна фракция), който не се смесва с този от спомагателната зона. Формата е подходяща и при изработване на серия от метални модели (или отливки) чрез вакуумно формоване. Тогава, освен намаляването на разхода на ситен огнеупорен пълнител и на вредното прахоотделяне, ще се пести и време, защото спомагателна част на формата може да се ползва няколкократно.

Комбинирана форма за изработване на тънкостенни пластмасови модели е представена на фиг.26 (по а.с.№50636). Неработната част от бъдещия модел се формира от вложка 1, направена от самовтвърдяваща се смес. Вложката е покрита фолио 2, което се придържа здраво към нея от вакуума, достигащ през каналите 3, свързани с кухината на вакуумираната форма 4. След изработването на модела, вложката се отделя от него без никакви затруднения. Вариант на това решение е предложен на фиг.27. Там вакуумирането на вложката става посредством вградена в нея тръба, вбита в пясъка на вакуумираната форма.

                                Фиг.26
       Фиг.25 Фиг.27

Една версия, изпълнявана на практика, е показана на фиг.28. И тук вложката е предварително покрита с фолио, но то се придържа към нея чрез залепване на краищата му. Така, процесът значително се улеснява.




Фиг.28

При изработване на серия различни пластмасови модели, при наличие на една каса или с цел максимално използване на нейния светъл отвор, както и в случаите на невъзможност от едновременното обвиване на всички модели-еталони, поради скъсване на фолиото от близостта им един до друг, се прилага технологията, показана на фигури 29 и 30. Тя включва самостоятелно обвиване на всеки един (или група) от моделите-еталони, изрязване на фолиото около тях и отстраняването им от моделната плоча (без вакуум), докато се приключи с обвиването на останалите. След това, всички отделно обвити модели-еталони се разполагат отново върху моделната плоча на минимално разстояние, включва се вакуумирането на плочата и фолиата им се свързват с лепенки. Поставя се каса и следва познатото изработване на вакуумираната форма. Всички пластмасови модели се изработват при еднакъв режим.

 

                                        Фиг.29                                                                                          Фиг.30

Обработването на моделната смес с вакуум за намаляване на газовите включвания в нея, може да стане, като се ползва вакуум от формата. На фиг.31 (по а.с.№38816 и 38817) тази операция се извършва, като фолиото 1 се пробива, поставя се капак 2 и над сместа 3 се образува вакуумкамера 4. Напълно контролираното въздействие продължава до видимото започване на полимеризацията. Вакуумиране на моделната смес може да се извърши и по схемата, показана на фиг.32. При нея, фолиото също се пробива, като обработването на сместа става само по време на нейното наливане чрез каналите, оформени в затварящата плоча. Тук няма фигури за това, но е възможно и елементарното третиране на повърхността на налятата моделна смес със струя сгъстен въздух (по а.с.№46030) за разрушаване на газовите включвания.

             
                                       Фиг.31                                                                                         Фиг.32

Когато в моделната смес има пълнител стоманен прах, с постоянни магнити, чрез тяхното преместване над сместа, се предизвиква нейното раздвижване и това също спомага ефективно за отделянето на газовите включвания. Лесно е и разполагането на ленти от постоянни магнити в пясъка на вакуумираната форма, в близост до зони от бъдещия модел с очаквано повишено износване. Така, там се формира наситена с пълнител структура, в която пълнителят е много добре разпределен (подреден) в смолата.

Метод за изработване на изцяло затворени тънкостенни модели чрез наслояване е посочен на фиг.33 (по патент №48357). Кухината се получава след изсипване на пясъка от вътрешността на готовия модел. Методът е приложим и за изработване на модели в пластмасови форми по традиционната технология.

Възможно е и вграждане на метален укрепващ корпус 1 (фиг.34) в голямогабаритни пластмасови модели 2. За целта, се ползва форма от типа, показан на фигури 26 и 27.

                 


                                                 Фиг.33                                                                               Фиг.34

На фиг.35 (по патент №46031) е представена последователността при изработване на кутии за сърца. Моделът-еталон 1 (фиг.35-а) се обвива с фолио 2, поставя се рамка 3 и в нея се налива моделна смес 4 (фиг.35-б). След втвърдяването й (фиг.35-в), моделът-еталон 1 се изважда от готовата кутия 5. Това се улеснява от фолиото 2. Възможно е и използването на леярско сърце като модел-еталон за изработването на сърцевата кутия. По същия начин могат да се правят и пластмасови форми за изработване на модели по конвенционалната технология.


  а)                                                     б)                                                     в)

Фиг.35

От характерните за изпълнението на V-процеса съоръжения - нагревател, вибрационна маса, каси, бункер и помпа, специално адаптирани към технологията за изработване на пластмасови модели са:
  • вибрационна маса с пореста епоксидно-пясъчна плоча,
  • вакуумиращи елементи за вграждане в обикновени каси и
  • някои модификации на каси за вакуумно формоване.
На фиг.36 (по патент №50747) са показани два варианта на вакуумкамера 1 и 2, както и общ вид на вибрационна маса 3. Моделната плоча 4 е пореста и осигурява равномерно вакуумиране, независимо от разположението на моделите-еталони. Няколко венти 5 покриват регулиращите се цилиндрични опори 6, осигуряващи постоянна равнинност на плочата. Вакуумкамерата 2, освен за обвиване, служи и като колектор за изработените вакуумирани форми 7.



Фиг.36

Възможност за вграждане на самостоятелна вакуумираща система към обикновени леярски каси с различни размери на светлия отвор е показана на фиг.37 (по а.с.№50748). Други каси са дадени схематично на фиг.38 и фиг.39. Конструкциите на фиг.37, 38 и 39 се определят от това, че не се работи с течен метал. Те могат да се изработят и от пластмасови елементи.

Всички посочени технологични и конструктивни варианти биха проявили своите предимства при конкретното си приложение, и тук няма да бъдат коментирани.



Фиг.37


                       


                                            Фиг.38                                                                                    Фиг.39

На фиг.40 е представен схематично участък за изработване на пластмасови модели чрез вакуумно формоване, като по-важните съоръжения в него са: вибрационна маса 1, нагревател 2, каса 3, бункер за пясък 4 и телфер 5. На фиг.41 са показани фрагменти от инсталации за производство на пластмасови модели, внедрени в български компании от колектив от ТУ-София. Снимки на част от произведените в Лабораторията по леене около 1000 пластмасови модели и кутии за сърца са групирани във фиг.42.


Фиг.40




Фиг.41



Фиг.42


Изводите, при сравнение с описаната и коментирана в т.1.3.3 класическа технология, са следните:
  • моделите, изработени в еднократни вакуумирани форми запазват положителните страни на пластмасовите модели, получени в постоянни форми по традиционната технология - ниска цена и добри операционни характеристики, като износоустойчивост, намалено прилепване на формовъчните смеси, химическа и водоустойчивост;
  • технологията с използване на вакуумирани форми превъзхожда изработването на модели по традиционната технология с повишената гъвкавост на производствения процес. Бързото изработване на няколко и повече на брой вакуумирани форми, позволява получаването на множество модели от един модел-еталон за минимално време. Така се решава една нормална или спешно възникнала производствена необходимост от моделна екипировка;
  • използваните модели-еталони могат да бъдат от всякакъв материал, защото изваждането им от вакуумираната форма е безпроблемно;
  • пластмасовите модели не се термообработват, тъй като вакуумираната форма е податлива и не създава условия за възникване на напрежения в тях;
  • процесът е безотпаден;
  • за осъществяване на технологията са необходими съоръжения и в този смисъл, най-лесно е нейното приложение в заводи с инсталации за производство на отливки по V-процес;
  • технологията е зависима от енергийни източници и тук е в силно неизгодна позиция, спрямо класическата;
  • необходимо е по-голямо внимание върху технологичния режим, отколкото при работа с постоянни форми, тъй като неправилното изработване на вакуумираната форма може да влоши сериозно такива показатели, като размерна точност и грапавост на повърхнината на моделите;
  • вакуумираната форма е еднократна и за разлика от постоянните пластмасови форми, не може да се транспортира и предлага за използване от други производители на екипировка, ако се наложи.
Всичко това показва, че двете технологии не бива да се противопоставят, а трябва да се използват съвместно, когато това е възможно, в зависимост от конкретната производствена необходимост.


« « « предходна страница             съдържание             следваща страница » » »