Спосіб одержання товстостінних виливків з полімерного матеріалу

 

Винахід відноситься до ливарного виробництва по отриманню виробів, в основному, з термопластичного полімеру литтям під тиском, переважно товстостінних виробів. Технічне рішення винаходу може також поширюватися і на одержання виробів з інших матеріалів.

Відомий спосіб одержання товстостінних виливків [1], в тому числі з полімерного матеріалу, полягає в тому, що в литтєвий формі перетворять розплав полімерного матеріалу у виливок, яка витягується звідти і застигає. Спосіб заснований на роботі машини для лиття під тиском з ливарною формою, що містить рухому частину з механізмом обрізки виливки, середню поворотну частину з механізмом штовхання виливки і нерухому частину.

Однак такий спосіб не ефективний через те, що в готової відливання утворюється порівняно багато усадочних раковин і внутрішні порожнини відливки виходять з облоєм, який потрібно потім обрізати шляхом застосування додаткового обладнання після вилучення виливки з литтєвий форми.

Відомий більш ефективний спосіб одержання товстостінних виливків з полімерного матеріалу [2], полягає в тому, що в литтєвий формі перетворять розплав полімерного матері� обрізки виливки, механізм штовхання виливки і механізм прошивки внутрішніх порожнин виливки.

Такий спосіб-прототип [2] дозволяє одержувати виливки без облоя в їх внутрішніх порожнинах і з меншою кількістю усадочних раковин всередині матеріалу виливків. Однак наявність цих раковин небажано, так як це знижує якість виливків.

Тому завданням винаходу є отримання технічного результату по запобіганню утворення усадочних раковин всередині товстостінних виливків шляхом управління процесом застигання їх матеріалу.

Поставлена задача вирішується тим, що спосіб одержання товстостінних виливків з полімерного матеріалу, полягає в тому, що в литтєвий формі перетворять розплав полімерного матеріалу у виливок, яка витягується звідти і застигає, має відмітні ознаки: в процесі застигання виливки її примусово отверждают з різною швидкістю.

Здійснення примусового затвердіння виливки в процесі її застигання буде сприяти тому, що шари матеріалу виливки будуть направлено орієнтуватися і буде відбуватися їх спрямована усадка. В результаті виливок вийде з чітко вибудуваної орієнтацією шарів свого матеріалу, без рихлотдут мати однорідну структуру, стабільну масу, володіти передбачуваними властивостями, симетричність структури щодо будь-якої площини або осі, що проходить через центр виливки, що усуне утворення усадочних раковин у матеріалі виливків.

Застосування різних швидкостей примусового затвердіння виливки дозволить варіювати згадані вище процеси для затвердіння виливків різного розміру, конфігурації та матеріалу виготовлення з метою запобігання утворення в них усадочних раковин.

Варіанти виконання винаходу:

- застосована ливарна форма з змінним обсягом своєї порожнини, в якій розташований рухомий поршень з можливістю в процесі лиття відсуватися назад, перемішування розплаву полімерного матеріалу;

- змінний обсяг порожнини литтєвий форми забезпечений за рахунок того, що ливарна форма містить рухомий поршень;

- витягують виливок з литтєвий форми шляхом її виштовхування рухомим поршнем;

- примусове затвердіння виливки з різною швидкістю здійснюється на основі теплоізоляції деяких її поверхонь;

- примусове затвердіння виливки з різною швидкістю здійснюється на основі підігріву деяких її поверхонь�охолодження деяких її поверхонь.

Суть винаходу пояснюється ілюстраціями, де на фіг.1 показана загальна схема литтєвий форми перед початком здійснення способу одержання товстостінних виливків з полімерного матеріалу; на фіг.2 - те ж, що і на фіг.1, але при упорскуванні в литну форму розплаву (проміжне положення поршня); на фіг.3 - те ж, що і на фіг.2, але при виштовхуванні виливки; на фіг.4 - те ж, що і на фіг.3, а при звільненні виливки від знака литтєвий форми; на фіг.5 показана схема процесів затвердіння витягнутої з литтєвий форми виливки за рахунок забезпечення теплоізоляції її торців; на фіг.6 показана схема процесів затвердіння витягнутої з литтєвий форми виливки за рахунок забезпечення її нагрівання; на фіг.7 показана, для порівняння, схема застигання витягнутої з литтєвий форми виливки із застосуванням відомих способів [1, 2] одержання товстостінних виливків з полімерного матеріалу; на фіг.8 показані схеми структур зв'язків між шарами матеріалу виливка після її усадочних перетворень відповідно на схемі М - при довільному охолодженні згідно зі схемою способів по фіг.7; на схемі N - при керованому обмеженому охолодженні або додатковому нагріванні по торцях виливки; на схемі Про - те ж, що і за схемеО.

Для здійснення способу застосовують литну форму, виконану, наприклад, у вигляді прес-форми для лиття під тиском (фіг.1). Вона містить нерухому роз'ємну частина 1 і рухому роз'ємну частина 2, виконану з можливістю її прямого і зворотного ходу і з розташованої в ній формотворною порожниною 3 змінюваного обсягу, в якій розташований знак у вигляді поршня 4, сопрягаемого з її поверхнею і забезпечений як мінімум одним штоком 5, який може бути одним цілим з поршнем 4. Більше одного штока 5 знак може містити (не показано) у випадку, наприклад, посилення його конструкції або у разі лиття під тиском виробів з центральним отвором.

Для кращого вилучення виливки з прес-форми поверхню поршня 4 і сопрягаемая з ним поверхню формотворною порожнини 3 відмінні від циліндричної форми.

Поверхня поршня 4 і сопрягаемая з ним поверхню формотворною порожнини 3 можуть бути відмінні від циліндричної форми. Наприклад, вони можуть бути виконані (не показано) прямолінійними або криволінійними сполучаються поверхнями складної форми.

У торці знака з боку поршня 4 і в рознімної нерухомої частини 1 виконано як мінімум по одному отвору 6 (на фіг.1-4 показанорони поршня 4 виконано на торці штока 5, пропущеного крізь поршень 4.

Причому знак виконаний з можливістю свого прямого ходу Х (на фіг.2 - за стрілкою ліворуч) під дією розплаву 7, уприскуваного під тиском р (на фіг.2 - фігурної стрілки праворуч) через нерухому частину 1 в формоутворюючу порожнину 3 рухомої частини 2 і з можливістю виштовхування звідти виливки 8 (фіг.3, 4) при зворотному ході У (на фіг.3 - за стрілкою ліворуч).

Для впорскування розплаву 7 (фіг.2) нерухома частина 1 забезпечена соплом 9, до якого підводиться вихідна частина литтєвий машини (не показано) для подачі розплаву 7.

Шток 5 розташований рухомо в направляючої 10, затиснутою між вставкою 11 і кришкою 12 рознімної частини 1. Вставка 11 в ній охоплена корпусом 13 і забезпечена сорочкою 14 охолодження, куди подається охолоджувальна рідина (не показано).

Роз'ємна частина 1 виконана з можливістю свого переміщення за допомогою вузла змикання-розмикання литтєвий машини (показані тільки її нерухома і рухома плити 15 і 16). Між торцем знака і соплом 9 особливістю пристрою (не показано) рухомий плити 16 утворений гарантований зазор Δ (фіг.1) як елемент гідравлічного опору «сопло-заслінка».

Здійснюють лиття під тиском за допомогою описаної вище прес-форми замкнуті і знаходяться під тиском, а шток 5 разом з поршнем 4 знаходяться в крайньому правому положенні.

Потім (фіг.2) до входу прес-форми підводять агрегат уприскування литтєвий машини (не показано), за допомогою якого подають через сопло 9 розплав 7 під тиском р. Долаючи гідравлічний опір, створене взаємним розташуванням з гарантованим зазором Δ сопла 9 і поршня 4, ламінарний струмінь розплаву 7, надходячи в зазор Δ, вдаряє об торець поршня 4, різко змінюючи свій напрямок вздовж цього торця. Тому разом з переміщенням Х поршня 4 з його штоком 5 під дією тиску розплаву 7 відбувається перемішування частинок розплаву (турбулентний його рух), що сприяє при заповненні розплавом 7 формотворною порожнини 3 усуненню негативних ефектів «вільної струменя», «холодних спаїв» у граничних течії розплаву 7, близьких до поверхні формотворною порожнини 3.

Тепловий режим лиття при цьому регулюється подачею охолоджувальної рідини (не показано) в сорочку охолодження 14 і при необхідності навколо нерухомої частини 2 (не показано).

Під дією тиску розплаву 7 шток 5 переміститься в крайнє ліве положення. Поршень 4 також займає крайнє ліве положення, утворюючи необхідний обсяг формообразу�рез сопло 9. Розплав 7 остигає, тверднучи і утворюючи в формотворною порожнини виливок певної форми, заданої контуром формотворною порожнини 3. Завдяки раніше отриманого ефекту турбулетности течії розплаву 7, при якому усуваються зазначені вище негативні ефекти, всередині отриманої виливки не утворюються холодні спаї, значно зменшуються газові і усадочні пористості, раковини, а на її поверхні, також як і на поверхні формотворною порожнини 3, не утворюється нагару.

Для вилучення сформованої виливки 8 (фіг.3) здійснюють прямий хід У рухомий рознімної частини 2. При цьому (фіг.3) поршень 4, залишаючись на місці за рахунок зчеплення виливки 8 з торцем штока 5, виштовхує виливок 8 при русі рухомої частини 2, яка розташовується на відстані від нерухомої частини 1. При цьому виливок 8 знаходиться між ними, утримуючись своїми виступами в отворах 6 торця штока 5 і торця нерухомої частини 1.

У заключній стадії прямого ходу рухомої рознімної частини 2 (фіг.4), відбувається відрив виливки 8 (фіг.4) від поршня 4 знака, В кінці ходу рухомої плити 16 литтєвий машини при роботі на згадане розмикання рухомої частини 2 з нерухомою частиною 1 виступи виливки 8 виходять в її отворі 6. Це може бути реалізовано декількома способами:

- отвори 6 на торці штока 5 і нерухомої частини 1 однакові за розмірами і формою, але на нерухомій частині 1 їх більше по кількості (як показано), відповідно зусилля утримання виливки 8 там більше;

- отворів 6 однаково по кількості (не показано) у згаданих місцях, але на торці штока 5 розмір отворів 6 менше, отже, виливок 8 залишається на нерухомій частині 1 прес-форми;

- отворів на торці штока 5 і менше за кількістю, і вони менше за розміром, ніж на плиті (не показано), тому виливок 8 також залишається на нерухомій частині 1 прес-форми.

В результаті поршень зі штоком 4 5 займає своє вихідне положення щодо його розташування в прес-формі (фіг.1).

Остаточний з'їм виливки 8 з торця нерухомої частини 1 (фіг.4) відбувається або вириванням матеріалу з отворів 6 під дією прикладається сили, вручну або за допомогою автоматичного пристосування (не показано), або за рахунок усадки матеріалу виливки 8, коли розмір виступу в отворах 6 зменшується, і він вільно виходить звідти з утворенням виступів на торці виливки 8.

Після вилучення виливки 8 з прес-форми роз'ємні частини 1 і 2 змикаються поЕя.

Інший спосіб вилучення виливки 8 з прес-форми полягає у забезпеченні вільного її випадання під дією сили тяжіння. У цьому випадку рухома частина 2 конструктивно має можливість в кінці ходу розмикання прес-форми роз'єднувати свої дві половини (не показано), і звільнена виливок 8 безперешкодно падає вниз, наприклад, у спеціальну технологічну тару. Розмикання і змикання таких половин рухомої частини 2 прес-форми може здійснюватися за допомогою будь-яких відомих механічних, гідравлічних або пневматичних приводів (не показано).

Можливий також спосіб отримання виливки з допомогою поршня 4, наприклад зусиллям пружини стиснення, розташованої за поршнем 4 (не показано). Цикл роботи прес-форми з таким пружним поршнем аналогічний, як і для прес-форми без нього (фіг.1-4).

Можливий і спосіб вилучення виливки шляхом подачі в формоутворюючу порожнину 3 за поршнем 4 стисненого повітря з повітряного каналу (не показано). В результаті поршень 4 повертається у вихідне положення.

Як варіант реалізації такого способу надходження стисненого повітря з повітряного каналу (не показано), виконаному безпосередньо в штоці 5, через зворотний клапан (не покадействовать безпосередньо на виливок 8, виштовхуючи її з формотворною порожнини 3.

Можливий також спосіб отримання виливки 8 за допомогою спеціальних штовхачів (не показано), пропущених через поршень 4 або через шток 5 поршня 4 і поршень 4. Коли рухома частина 2 прес-форми при розкритті відводиться вліво (фіг.3), такі штовхачі під дією своєї механізму привода (не показаний) виштовхують виливок 8.

Після вилучення виливки в процесі застигання виливки її примусово отверждают з різною швидкістю.

Таке примусове затвердіння виливки 8 здійснюється або на основі підігріву (фіг.5), або охолодження (фіг.6) деяких її поверхонь.

Наприклад, може обмежуватися або припинятися конвекційне відведення тепла з менш відповідальних поверхонь виливки 8, наприклад, забезпеченням теплоізоляції її торців, наприклад, з допомогою теплоізоляційного матеріалу 17.

В даному випадку примусового затвердіння остигання поверхні по периферії виливки 8 (позиція А по фіг.5) відбувається швидко, зі швидкістю, обумовленою температурою навколишнього середовища, а остигання торців попереджено застосуванням теплоізоляційного матеріалу 17. В результаті (позиція по фіг.5) утворюються холодні і теплі зони в отласположенние безпосередньо в ізольованих поверхонь (торців). За рахунок рівності температур і, відповідно, плинності не застиглого розплаву всередині і біля торців, матеріал без обривів внутрішніх зв'язків поступово спрямовується до центру виливки 8. Її торці набувають увігнуту всередину форму (позиція З по фіг.5), а раковин всередині виробу не утворюється (позиція D по фіг.5). Тобто освіта можливих внутрішніх порожнин (усадочних раковин) всередині виливки 8 заміщається увігнутістю її торцевих поверхонь, які при необхідності доопрацьовуються механічно для досягнення необхідних розмірів виливки 8.

Такий спосіб керованого охолодження виливків корисний ще й тому, що шари матеріалу виливків поступово орієнтуються і відбувається спрямована усадка їх матеріалу. Виливок 8 виходить з чітко вибудуваної орієнтацією шарів, без рихлот, викликаних розривами зв'язків між холодними і теплими шарами. В результаті деталі, що виготовляються за такого способу, мають однорідну структуру, стабільну масу, мають передбачуваними властивостями, симетричність структури щодо будь-якої площини або осі, що проходить через центр виливки 8.

Як варіант реалізації способу, деякі поверхні виливки 8 можна не ізолювати, а нагрівати (фіг.6), поддержиЇними силами до її центру. Позиції Е-Н процесів затвердіння виливки 8 за такого варіанта аналогічні позиціях A-D процесів затвердіння виливки 8 по фіг.5.

При такому варіанті затвердіння виливки 8 нагріву можуть піддаватися її поверхневі ділянки шляхом впливу тепловим випромінюванням, обдувом нагрітим газом, змиванням нагрітої рідиною, контакту з нагрітим тілом, а також об'ємно у внутрішній зоні виливки, наприклад, впливом випромінювання надвисокої частоти.

В інших випадках, наприклад, при виготовленні та/або витримці виробів в приміщенні з високою температурою можливий варіант охолодження деяких поверхонь виливки з нагріванням інших або без нагріву.

Для випадків, коли особливі вимоги пред'являються до торців, а не до периферійної поверхні або коли потрібна зміна властивостей матеріалу шляхом орієнтації шарів матеріалу поперечно осі, нагрівання або теплоізоляція може здійснюватися не біля торців, а по периферії виливки. У цьому випадку буде утворюватися сідлоподібна форма торців виливки 8.

Для кращого розуміння описаного вище ефекту щодо усунення усадочних раковин, для порівняння на фіг.7 показана схема застигання витягнутої з литтєвий форми виливки 8 із застосуванням відомих сп� I по фіг.7) в ній починається процес застигання поряд з неминучим процесом усадки матеріалу. Незаперечно, що зміна температур, а відповідно, і швидкість усадки по всьому об'єму виливки 8 відбувається нерівномірно: поверхневі шари остигають швидше, ніж у центрі виливки (позиція J по фіг.7). Процес усадки зумовлює «стягування» частинок матеріалу до геометричного центру виливки 8 під дією внутрішніх усадочних сил F.

При довільному охолодженні виливки вся зовнішня поверхня швидше твердне, утворюючи «шкірку», яка не здатна деформуватися під дією усадочних сил і теплий матеріал ще всередині відривається в кількох місцях від холодної кірки, утворюючи всередині великі порожнини (порожнечі) і дрібні пори (позиції До, L по фіг.7), незважаючи навіть на те, що заповнення розплавом порожнини литтєвий форми здійснюється в повній мірі без попадання газів і утворення порожнин.

На відміну від виливки 8 (фіг.7), отриманою за відомим способам [1, 2], у виливках, отриманих по удосконаленню способом (фіг.5, 6), таких порожнеч (усадочних раковин) не утворюється і якість відливання поліпшується.

Идеализированно, структура зв'язків між шарами матеріалу після усадочних перетворень схематично може виглядати наступним чином (фіг.8). Схема М - довільне остигання згідно фіг. 7 Ѐетенному способом, Схема Про - те ж, по периферії, Р - те ж, що позиція, вид з торця виливки 8.

Джерела інформації

1. Авторське свідоцтво СРСР N 161555, кл. B22D 17/10, 1988.

2. Патент UA 2010667 C1, МПК B22D 17/22, пріоритет від 1990.12.13, опублікований 1994.04.15 /прототип/.

1. Спосіб одержання товстостінних виливків з полімерного матеріалу, полягає в тому, що в литтєвий формі перетворять розплав полімерного матеріалу у виливок, яка витягується звідти і застигає, причому в процесі застигання виливки її примусово отверждают з різною швидкістю на основі або теплоізоляції деяких її поверхонь, або на основі підігріву деяких її поверхонь, або на основі примусового охолодження деяких її поверхонь, відрізняється тим, що при теплоізоляції деяких поверхонь виливки обмежують або запобігають конвекційного відведення тепла з менш відповідальних поверхонь виливки, а при підігріві деяких її поверхонь впливають на них або тепловим випромінюванням, або обдуванням нагрітим газом, або омиванием нагрітої рідиною, або контакту з нагрітим тілом, або ж випромінюванням надвисокої частоти у внутрішній зоні виливки і при примусове охолодження деяких поверхонь відлив�яких поверхонь виливки здійснюється по периферії виливки.



 

Схожі патенти:

Спосіб і пристрій для виготовлення преформ спеціальної геометричної форми

Група винаходів відноситься до пристрою і способу для виготовлення преформ (14) з поднутрением, причому готові преформи мають область горлечка з різьбленням і примикає до області горлечка корпус преформи з геометрією, збільшеною порівняно з порожниною прес-форми для лиття під тиском. У способі преформи отримують упорскуванням полімерного розплаву в прес-форму для лиття під тиском, геометрії порожнин (гнізд) якої обрана таким чином, що радіальна протяжність внутрішнього простору у виготовленому таким чином корпусі преформи не перевищує радіальну протяжність внутрішнього простору в області шийки. Потім преформи з допомогою розвантажувального захоплення виймають з відкритою прес-форми. У відповідне внутрішнє простір преформи вводять передавальні штифти передавального захоплення, преформи з допомогою передавального захоплення виймають з розвантажувального захоплення і переносять у пристрій для додаткового охолодження. Преформи разду - вають в розвантажувальному захоплення та/або пристрої для додаткового охолодження з використанням надлишкового тиску таким чином, що геометрія роздутого корпусу преформи виявляється більшою, ніж порожнину прес-форми для литими параметрами, засоби подачі і пластифицирования полімерного матеріалу для отримання преформи і перенесення преформи в охолоджуючий пристрій. 2 н. і 22 з.п. ф-ли, 8 іл.

Пристрій і спосіб інжекційного формування спінених полімерів

Група винаходів відноситься до пристрою і способу інжекційного формування спінених полімерів. Спосіб включає утворену ливарною формою порожнину, приєднану до пристрою введення полімеру, яке вводить розплавлений полімер під тиском з газом, так щоб полімер вспенивался усередині порожнини литтєвий форми. Електронагрівач знаходиться в контакті з першої поверхнею порожнини і виконаний з можливістю нагріву різних зон другий поверхні порожнини до різних температур, а охолоджуюча середовище з пристрою охолодження охолоджує литну форму. Полімер може включати в себе металеві лусочки для обурення їх виходить з розчину газом і додання їм випадкового характеру орієнтації. Технічний результат, що досягається при використанні способу та пристрою для винаходів, полягає в тому, щоб спосіб і пристроєм мікропористої інжекції забезпечити якісне формування деталі, що не має небажаних поверхневих дефектів. 4 н. і 22 з.п. ф-ли, 11 іл.

Спосіб і пристрій для інжекційного формування і охолодження виробів з пластмаси

Винахід відноситься до способу і пристрою для інжекційного формування. Пристрій містить откриваемую форму з порожнинами для інжекційного формування виробів. Порожнини додаткового охолодження розташовані під порожнинами для інжекційного формування і виконані таким чином, щоб в процесі роботи, після звільнення з порожнин для інжекційного формування, у них могли переміщатися, щонайменше частково під дією сили тяжіння, звільнені сформовані вироби. Верхні краї групи лотків виконані з можливістю позиціонування для прийому відповідних виробів, звільнених з порожнин для інжекційного формування. Нижні краї виконані з можливістю позиціонування для вивантаження виробів у вибрані порожнини додаткового охолодження. Порожнини для інжекційного формування розташовані рядами, а група лотків вибудувана так, щоб їх верхні краї були по суті однаково орієнтовані щодо кожної з відповідних порожнин для інжекційного формування. Винахід забезпечує зменшення часу виробничого циклу. 2 н і 13 з.п. ф-ли, 11 іл.
Винахід відноситься до трубному виробництва, а саме до способів виготовлення запобіжних деталей для захисту внутрішніх і зовнішніх кінців труб, в тому числі безрізьбових і різьбових кінців труб нафтового сортаменту

Поворотна головка

Винахід відноситься до галузі виробництва стеклоформующего

Обладнання та спосіб виготовлення власників, зокрема, ящиків

Винахід відноситься до прес-форми для виготовлення держаків

Спосіб формування відкриваючого пристосування на пакувальному аркуші і пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до способу і пристрою для інжекційного формування відкриваючого пристосування з пластику на отворі, утвореному на аркуші пакувального матеріалу

Ливарна форма для виготовлення полімерних виробів

Винахід відноситься до технологічної оснастки для переробки полімерних матеріалів у вироби з різного роду виступами і поднутрениями

Ливарна форма для виготовлення полімерних виробів з поднутрениями

Винахід відноситься до галузі переробки пластмас і може бути використане при отриманні виробів з поднутрениями
Винахід відноситься до області нанесення поліуретанових покриттів на конструкційні деталі, найбільш схильні до зносу, зокрема на настановні і ущільнювальні кільця, що застосовуються в ґрунтових насосах землесосних снарядів і драг, нафтових та інших насосах для рідких і поточних середовищ, а також для нанесення на інші деталі механізмів і машин. Для цього на найбільш зношуються поверхні однокомпонентної металевої деталі наносять поліуретанове покриття, а в якості сполучного речовини використовують адгезив. Спосіб здійснюють в такій послідовності: проводять механічну обробку зношуються поверхонь однокомпонентної деталі шляхом зняття шару на величину, відповідну необхідної товщині покриття, далі на усі оброблені поверхні наносять проточки, знежирюють вищевказані поверхні. Обробляють поверхні сполучною речовиною Силбонд 49 СФС, прогрівають деталь, охоплюють підготовлені поверхні ливарними формами, в щілини між поверхнями деталі і форм заливають поліуретан СКУ ПФЛ-100, витримують поліуретан при температурі 80-100°С протягом трьох годин для затвердіння, охолоджують, виймають деталь з форм. Технічний результат - и.
Up!