Пресс-формы

Пресс-формы для пенополистироловых моделей изготовляют в основном из металлических материалов - стали, алюминиевых и медных сплавов. Иногда используют пластмассовые материалы с наполнителями, повышающими их теплопроводность. Температура размягчения пластмасс должна быть не ниже 150 °С.

Общим требованием ко всем материалам является высокая теплопроводность, стойкость против коррозии при контакте с водой или паром, достаточная механи­ческая прочность и минимальная адгезия к пенополи- стиролу. Стальные пресс-формы для предупреждения коррозии хромируют. Чаще всего пресс-формы изго­товляют из алюминиевых сплавов, наиболее приемле­мых по теплофизическим свойствам и коррозионной стойкости. Пресс-формы для высокочастотного нагре­ва выполняют из токонепроводящих материалов.

Для быстрого нагрева гранул теплоносителем пресс- формы изготовляют с малыми толщинами стенок - 8... 10 мм и равноценными. Конструкция пресс-форм должна быть достаточно прочна и обладать достаточ­ной жесткостью, так как в замкнутой ее полости возникает давление от вспенивающегося полистирола до 0,6 МПа.

Пресс-формы могут изготовляться литьем, а также механической обработкой из кованых или штампован­ных заготовок. Станки пресс-формы должны иметь перфорацию для отвода из нее воздуха, пара или воды. Перфорация обычно выполняется в виде отверстий диаметром до 2 мм с соответствующим шагом (30... 100 мм) в зависимости от габаритов пресс-формы. Необходимо отметить, что эти отверстия нарушают чистоту поверхности моделей. Для снижения шерохова­тости, возникающей от отверстий, используют венты с шириной прорезей 0,1...0,2 мм. Соотношение между суммарной площадью отверстий выходных и входных вент должно составлять 0,7...0,9 и его подбирают для каждого конкретного случая, так как оно в значитель­ной степени зависит от толщины и конфигурации моделей.

Подготовка пресс-форм к работе сводится к протир­ке, обдувке и смазке рабочих поверхностей. Смазками служат раствор СТК (синтетический термостойким каучук), силиконовая жидкость, глицирин. Можно использовать мыльную эмульсию с тальком. Такую смазку наносят перед каждой операцией изготовления моделей. Смазка рабочих поверхностей пресс-формы кремнийорганическими соединениями позволяет получить 10...15 запрессовок. Пресс-формы пол­ностью заполняют под- вспененными гранулами засыпкой или вду­ванием с помощью спе­циальных дутьевых головок. Полнота за­полнения пресс-форм зависит от давления воздуха и расположе­ния перфорации в стен­ках пресс-формы. Для контроля процесса за­полнения пресс-формы применяют прозрач­ные пластмассовые воздухопроводные шланги. Давление воз­духа при заполнении пресс-формы гранула­ми составляет 0,2...0,35 МПа.

На рис. 10.7 показана схема пресс-формы для изготовления модели прибыли, получаемой методом теплового удара. Первоначально через инъектор вдувают подвспененные гранулы пенополистирола, а затем пар (давление - 0,12...0,13 МПа, температура - 115... 120 °С).

В массовом производстве для изготовления пенопо­листироловых выжигаемых моделей на термопластавто- матах используют многоместные пресс-формы (рис. 10.8). Такие пресс-формы дол­жны удовлетворять тем же требованиям, что и пресс-формы для выплавляемых моделей, в том числе к выбору материала для их изготовления, качеству поверхнос­ти, допускам, посад­кам, уклонам, степе­ни механизации и т.п.

Наряду с этим, конструкция пресс- форм должна обеспечивать исхо­дя из требований данного процесса достаточно быс­трое (0,2... 0,8 с в зависимости от размера модели) равномерное удаление её рабочей полости. выделяющихся из них газов; минимальным расход материала на литники.

Пресс-формы рекомендуется подогревать до 35...40 °С горячей водой или электронагревателями для предупреждения брака моделей по трещинам. В случае высокой производительности процесса пресс-формы должны иметь систему водяного охлаждения, аналогич­ную системе охлаждения пресс-форм для выплавляемых моделей.

При расчете размеров рабочей полости пресс-формы необходимо учитывать, что усадка пенополистироло­вых моделей на 25...30 % меньше, чем выплавляемых. В таких пресс-формах широко используются унифициро­ванные и нормализованные элементы.

Одним из условий, обеспечивающих быстрое и равномерное заполнение пресс-формы пенополистиролом, является правильное проектирование литниковой системы. Необходимо выбрать место подвода, опреде­лить форму и размеры литников, питателей и т.д.

Литники в пресс-формах необходимо делать как можно короче. Конструкция пресс-формы должна обеспечивать отделение литниковой системы от моде­ли, желательно механизированное. С целью обеспече­ния быстрого выхода газов, выделяющихся при изготов­лении пенополистироловых моделей, в пресс-форме предусматриваются вентиляционные каналы по поверх­ности разъема, в глухих местах, между стенками пресс- формы, стержнями и т.д.

Выделяющиеся из пресс-формы газы содержат в основном легковоспламеняющиеся пары изопентана, что требует соответствующих мер пожарной безопас­ности.

10.5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ИЗ ПЕНОПОЛИСТИРОЛОВЫХ ПЛИТ

В качестве материала используются готовые пенополистироловые плиты с максимальными габаритами до 1000x700x100 мм. Их плотность 20...25 кг/м³; о₃ =0,09...0,23 МПа при 5 %-й деформации; остаток после испарения образца не более 2 % по массе; степень горения не более 155 см/мин. Чем больше плотность пенополистирола, тем выше его механические свойства, что учитывается при изготовлении моделей с различны­ми габаритами.

Пенополистирол легко обрабатывается на обычных деревообрабатывающих станках. Чистовая обработка производится на фуговочных и фрезерных станках при больших скоростях резания, а также на плоскошлифо­вальных и ленточно-шлифовальных станках. При обработке на пилах пенополистирола с малой плотно­стью следует соблюдать особые меры предосторожно­сти, так как этот материал даже при значительной толщине может быть разрезан почти мгновенно с приложением небольшого усилия. Пенополистирол может быть легко обработан на специальных установ­ках, где режущим инструментом является электронагре- ваемая проволока. Температура нагрева режущей проволоки обычно 300...450 °С. При таком нагреве нихромовая проволока имеет значительное расшире­ние. Натяжение обеспечивается натяжными винтами (рис. 10.9, а). С помощью угольника, линейки и копира, установленных на приспособлении, можно произво­дить резку любого профиля. Используются также ручные ножовки с нагретой проволокой (рис. 10.9,б). Для прорезания сквозных отверстий любого профиля используют специальные нагреваемые трубки (рис. 10.9,в). Отделку труднодоступных мест моделей проводят наждачной бумагой различной зернистости.

При обработке возможно появление поверхностных дефектов в виде вмятин, углублений из-за выкрашива­ния гранул. Их устраняют заклеиванием тонкой бумагой, заделывают воскоподобными составами, желатином, клейкой лентой.

Галтели выполняют клейкой лентой (радиус галтели менее 5 мм), при больших радиусах их изготовляют из отдельных конструктивных элементов. При необходимости на модели может быть нанесено клеймение. Для этого из твердой породы дерева изготовляют клейма, к которым прижимают пластину пенополистирола толщиной 5...10 мм. После выдержки полученное рельефное изображение на пенополистироле срезают и приклеивают к модели.

Обычно модели, вырезанные из плит, изготовляют из отдельных ее частей простой геометрической формы с последующим их склеиванием. Некоторые стандарти­зированные элементы модели (цапфы, бобышки и т.п.), применяемые на разных моделях, можно изготовлять вспениванием в пресс-формах, а затем их приклеивать.

Соединение отдельных элементов литейных моде­лей между собой проводят склеиванием и реже сваркой. Применяемые клеи должны быть легко выгорающими, не оказывать разрушающего воздействия на пенополи­стирол, быть малозольными и быстро затвердевать. Хорошие результаты получаются при склеивании смолой МФ-17. Поверхности элементов моделей, под­лежащих склеиванию, покрывают тонким слоем смолы. Большие поверхности покрывают не полностью, а лишь отдельные места. Нанесение смолы несколько затруднено из-за высокой вязкости. Перед склеиванием поверхностей смола присыпается щавелевой кислотой. Время отверждения составляет 30...45 мин. Небольшие поверхности склеивают быстротвердеющим поливини- лацетатным лаком. Можно применять водные клеи на основе казеина или декстрина. Они сохнут медленно, но зато получается очень тонкий слой.

Склеиваемые поверхности отдельных элементов модели могут иметь повышенную шероховатость для обеспечения прочного соединения.

Модели также соединяют сваркой с помощью струи горячего воздуха, нагретого до 105... 130 °С. В качестве присадочного материала используются прутки из пенополистирола. Наплывы, получаемые в местах сварки, устраняют заглаживанием нагретым инстру­ментом.

В зарубежной практике используют соединение элементов, называемое "сварка растворением". Для этого пенополистирол растворяют в стироле, толуоле, дихлорэтане и других растворителях до достижения консистенции киселя. Полученный состав наносят тонким слоем на соединяемые поверхности. При этом материал модели несколько растворяется, и после соединения поверхностей и выдержки под небольшим давлением в течение 8...10 мин образуется прочный шов. Сварка растворением обеспечивает однородность модели и соединительного шва.

Склеивание любыми клеями можно ускорить нагревом клеевого шва с использованием токов высокой частоты.

Дата добавления: 2014-01-05