ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫПЛАВЛЯЕМЫХ МОДЕЛЕЙ

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к пресс-формам для изготовления выплавляемых моделей.
Известны различные типы пресс-форм для изготовления выплавляемых моделей, описанные в книге Б.С. Курчмана «Точное литье по выплавляемым моделям», Москва, изд. ОБОРОНГИЗ, 1958 г., с. 26. Выбор типа, конструкции и материала, из которого изготовлена пресс-форма, зависит от характера производства и требований к отливкам. При масштабном производстве пресс-формы изготовляют из металла (алюминия и стали). При необходимости получения точных и сложных отливок выбирают одногнездные пресс-формы, изготовленные механической обработкой, если отливок требуется небольшое количество. Отсутствие механизации при разработке пресс-форм ограничивает применение способа по выплавляемым моделям из-за значительной массы алюминиевых пресс-форм, т.е. большая масса пресс-форм ограничивает применение отливок в изделиях по габаритам. Другим недостатком металлических пресс-форм является плохая заполняемость протяженных тонких стенок, что ограничивает номенклатуру тонкостенных отливок, которая на практике решается путем увеличения толщин стенок и ребер. Для быстрого изготовления и облегчения доводки пресс-формы изготавливают с наименьшим количеством разъемов, они должны быть легкими и иметь надежные быстродействующие запирающие устройства. Лучшими запирающими устройствами являются гидравлические и пневматические зажимы. Особенное внимание уделяется учету всех усадок и расширений моделей, формы и металла в процессе заливки, где большое внимание на усадку оказывает материал формы, время уплотнения формы, ее податливость и геометрия самой детали. В пресс-формах не должно быть никаких неровностей, затрудняющих съем модели из пресс-форм, необходимо тщательно выдерживать уклоны и конусы. Материалы пресс-формы должны обеспечивать долговечность. Однако, пресс-формы, изготавливаемые из металла, дорогостоящие, длительность механической обработки при изготовлении деталей высокая, механизмы запирания и центрирования полуформ относительно друг друга сложные.
Известна пресс-форма для изготовления выплавляемых моделей, описанная в авторском свидетельстве SU №1217557, МПК В22С 7/02, B22D 15/00, опубл. 15.03.1986 г. Пресс-форма содержит тонкостенную обечайку, корпус, крепежные стяжки, соединяющие обечайку с корпусом, сыпучий наполнитель, расположенный во внутренней полости между корпусом и тонкостенной обечайкой, и патрубки подачи во внутреннюю полость обечайки и отвода подвижной среды. Однако пресс-форма имеет сложную конструкцию и сложность изготовления. Наличие оболочки, оформляющей полость выплавляемой модели в форме, ограничивает применение пресс-формы для изготовления отливок.
Наиболее близким аналогом является пресс-форма для изготовления выплавляемых моделей, описанная в заявке РФ №95100334, МПК В22С 7/02, опубл. 27.01.1997 г. В заявке предложена конструкция пресс-формы, состоящая из двух полуформ, с перфорированными стенками, крышкой и дном для изготовления выплавляемых моделей. Тело пресс-формы выполнено из пеноматериала, предпочтительнее из пенополистерола с закрытой пористостью, сквозь которое проходят перфорированные тонкостенные трубки, соединяющие противоположные стенки корпуса и образующие сквозные отверстия. Запрессовочное отверстие выполнено по всей длине металлической втулкой, модельную массу запрессовывают в формообразующую полость, а в местах утолщения выплавляемых моделей установлены металлические холодильники. Однако пресс-форма имеет сложную конструкцию, сложные механизмы запирания и центрирования, а значит, увеличивается трудоемкость изготовления пресс-формы. Кроме того, подобные пресс-формы с металлическими холодильниками являются дорогими и имеют большую массу по сравнению с предлагаемым изобретением.
Задачей изобретения является создание пресс-формы для изготовления выплавляемых моделей с улучшенными массово-габаритными показателями, с более простым способом изготовления, с быстрым процессом охлаждения.
Технический результат - создание пресс-формы для изготовления выплавляемых моделей, обладающая конструкцией с пониженной металлоемкостью и соответственно массой за счет использования полимеров и сополимеров, в частности ABS-пластик, позволяющая получить модель из модельной массы, ускорив процесс охлаждения модельной массы за счет использования открытых полостей с применением разнообразных охлаждающих сред (воздух, вода, и др. газы и среды) и эффективного способа теплообмена.
Для достижения указанного технического результата предложена конструкция пресс-формы для изготовления выплавляемых моделей, состоящая из двух полуформ, содержащая: запрессовочное отверстие в запрессовочной втулке, по крайней мере одну формообразующую полость в верхней и/или нижней полуформе для запрессовки модельной массы, охлаждающие элементы, в отличие от известного, полуформы, сопряжены разъемным профильным соединением, запрессовочная втулка выполнена с возможностью поворота вокруг своей оси и ее фиксации в верхней полуформе, запрессовочное отверстие соединено по крайней мере одним литниковым ходом с по крайней мере одной формообразующей полостью, охлаждающие элементы расположены в верхней и/или нижней полуформе и выполнены в виде по крайней мере одной открытой полости, выходящей на наружную поверхность полуформы. Кроме того, полуформы и элементы конструкции могут быть выращены на 3D принтере и изготовлены из полимеров и/или сополимеров, а также металлических порошков.
На фиг. 1 представлен главный вид пресс-формы. На фиг. 2 представлен вид сверху. На фиг. 3 представлено сечение А-А. На фиг. 4 представлено сечение В-В.
Пресс-форма для изготовления выплавляемой модели состоит из двух полуформ: верхней плуформы 1 и нижней полуформы 2 (фиг. 1). В верхней полуформе 1 установлена запрессовочная втулка 3. Запрессовочное отверстие запрессовочной втулки 3 соединено литниковым ходом 4 (фиг. 4) с формообразующей полостью 5 (фиг. 3). Литниковых ходов 4 может быть по крайней мере столько, сколько формообразующих полостей 5. Например, на фиг. 4 представлена конструкция пресс-формы с 4 литниковыми ходами 4 и 4 формообразующими полостями 5. Если формообразующие полости 5 выполнены сложными, то и литниковых ходов 4 может быть больше. В верхней полуформе 1 установлен запирающий фиксатор 6 (фиг. 1) для закрепления запрессовочной втулки 3 в строго установленном положении и толкатели 7 (фиг. 1), обеспечивающие прямым воздействием на модель ее извлечение из пресс-формы. В верхней полуформе 1 и нижней полуформе 2 выполнено разъемное профильное соединение 8 (фиг. 3) так, чтобы верхняя 1 и нижняя 2 полуформы были надежно сопряжены друг с другом без смещения, без нарушения размеров и геометрии детали. Для надежности скрепления можно использовать пневматические и гидравлические зажимы или пресс, а также струбцины (на фиг. не показаны), которые являются более подходящим приспособлением из-за своей доступности и простоты. Также выполнены охлаждающие элементы 9 в виде открытых полостей, которые сконструированы таким образом, что скорость охлаждения модельной массы сокращается без риска разрушения полуформ 1 и 2. Например, на фиг 3 в верхней полуформе 1 расположены четыре охлаждающих элемента 9, а в нижней - один.
Работа пресс-формы для изготовления выплавляемых моделей происходит следующим образом. Проектируют пресс-формы и необходимые элементы конструкции в системе САПР и выращивают на 3D принтере и/или делают любым другим известным способом из полимеров и/или сополимеров, например из ABS-пластика или металлических порошков, или других материалов, обеспечивающих долговечную работу пресс-формы. В зависимости от требуемой чистоты формообразующей поверхности ее циклюют ручным или механическим способом, а также подгоняют элементы конструкции (верхняя полуформа 1, нижняя полуформа 2, запрессовочная втулка 3, толкатели 7, фиксатор 6) с помощью цикли. С помощью токарной обработки изготовляют толкатели 7. Продувают пресс-форму сжатым воздухом. Проверяют работу толкателей 7 и устанавливают их в верхнее положение. Формообразующую поверхность смазывают силиконовой смазкой. Соединяют верхнюю полуформу 1 с нижней полуформой 2. В верхнюю полуформу 1 устанавливают запрессовочную втулку 3, и в этой полуформе 1 ее закрепляют запирающим фиксатором 6, так чтобы выходы литниковых ходов 4 совпадали с входами формообразующих полостей 5. Затем с помощью запрессовочной втулки 3 через литниковые ходы 4 запрессовывают модельной массой формообразующие полости 5 в пресс-форме. Для ускорения охлаждения пресс-форму с запрессованной модельной массой помещают в охлаждающую среду, благодаря охлаждающим элементам 9, процесс охлаждения ускоряется. Скорость охлаждения будет зависеть от толщины стенки пресс-формы между формообразующей полостью и охлаждающим элементом, от температуры охлаждающей среды и количества запрессованной в пресс-форму модельной массы. После прессования вынимают запирающий фиксатор 6 из верхней полуформы 1 и поворотом запрессовочной втулки 3 в любую сторону срезают излишек модельной массы, оставшийся после прессования. Сжимают верхнюю полуформу 1 и нижнюю полуформу 2 струбцинами, снимают запрессовочную втулку 3 с верхней полуформы 1 и удаляют оставшуюся после прессования модельную массу из запрессовочной втулки 3. После застывания модельной массы снимают струбцины, разбирают пресс-форму и при помощи толкателей 7 извлекают готовую модель из формообразующих полостей 5.
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создана пресс-форма для изготовления выплавляемых моделей, обладающая конструкцией с пониженной металлоемкостью и соответственно массой за счет использования полимеров и сополимеров, в частности ABS-пластик, позволяющая получить модель из модельной массы, ускорив процесс охлаждения модельной массы за счет использования открытых полостей с применением разнообразных охлаждающих сред (воздух, вода, и др. газы и среды) и эффективного способа теплообмена.