Способ изготовления формообразующего пуансона
METHOD OF MANUFACTURING A MOLDING PUNCH

Изобретение относится к технологии формования крупногабаритных, сложнопрофильных керамических изделий из водных шликеров.
Одним из основных элементом формовых комплектов для получения крупногабаритных, сложнопрофильных керамических изделий методом литья из водных шликеров в пористые формы является формообразующий пуансон (сердечник для формования заготовок либо модель для изготовления пористых форм), обеспечивающий необходимый профиль поверхности формуемого изделия.
Известен способ изготовления сердечника с легкодеформируемым покрытием (патент РФ №2382696. Способ изготовления сердечника с легкодеформируемым покрытием. МПК В28В 1/00 от 27.02.2010), включающий нанесение слоя гипса (либо другого пластичного материала) на металлический каркас, обработку гипсового слоя до заданного профиля и размера, его проточку на толщину покрытия, нанесение легкодеформируемого покрытия из заполимеризованного каучукоподобного полимера.
К недостаткам указанного способа следует отнести то, что легкодеформируемое покрытие обладает недостаточной прочностью и при любом механическом воздействии легко повреждается, что заставляет производить его ремонт.
Наиболее близким является способ изготовления сердечника (патент РФ №2234482. Устройство для электрофоретического формования керамических изделий. МПК С04В 33/28, В28В 7/34 от 20.09.2004), включающий нанесение слоя гипса (либо другого пластичного материала) на металлический каркас, обработку гипса до необходимого профиля, нанесение на гипс слоя эпоксидной смолы, который после высыхания и затвердения окончательно обрабатывают до необходимых размеров и профиля. Изготовление сердечника по данному способу чрезвычайно просто и дешево, что в условиях мелкосерийного производства с частой сменой номенклатуры выпускаемой продукции является большим преимуществом.
К недостаткам известного способа следует отнести то, что после отверждения эпоксидная смола представляет собой хрупкий материал и при обработке часто происходит повреждение поверхностного слоя, образуются мелкие раковины и т.п., что не позволяет получить качественную (с низкой шероховатостью) поверхность. Отсутствие необходимой шероховатости затрудняет извлечение сердечника (модели) из набранной заготовки (либо гипсовой формы), что приводит к необходимости использовать смазку (солидол, вазелин и т.п.), которая отрицательно влияет на качество керамических заготовок (либо гипсовых форм).
Задачей настоящего изобретения является существенное упрощение технологии изготовления формообразующих пуансонов и повышение качества их поверхности.
Поставленная задача достигается тем, что предложен способ изготовления формообразующего пуансона, включающий нанесение пластичного материала, например гипса, на металлический каркас, его обработку до заданного профиля и размера, нанесение слоя эпоксидной смолы, выдержку до ее полного высыхания и затвердения, обработку до необходимых размеров и профиля, отличающийся тем, что перед нанесением эпоксидной смолы в нее добавляют от 30 до 70 мас. % мелкодисперсного керамического порошка и от 0,5 до 3,0 мас. % спирта, а обработку затвердевшего слоя эпоксидной смолы осуществляют методом шлифования алмазным кругом, после чего осуществляют окончательную полировку поверхности пуансона до необходимой шероховатости.
Авторы экспериментально установили, что добавление в эпоксидную смолу от 30 до 70% мелкодисперсного керамического порошка позволяет приобрести ей после высыхания и затвердения пластичность, необходимую для дальнейшей обработки. Выход за указанные пределы добавки не обеспечивает необходимого эффекта. Добавление в композицию спирта обеспечивает отсутствие воздушных пузырей после затвердения смолы. Снижение количества спирта ниже 0,5 мас. % не приводит к положительному эффекту, а превышение указанного параметра 3,0 мас. % существенно увеличивает время, необходимое для окончательного затвердения смолы.
Установлено, что при механической обработке затвердевшей эпоксидной смолы с введенным в нее мелкодисперсным керамическим порошком методом шлифования алмазным кругом происходит эффект самозачистки алмазного круга за счет его взаимодействия с частицами керамического порошка, что в конечном итоге позволяет производить качественную обработку.
Экспериментально установлено, что выполнение поверхности пуансона из эпоксидной смолы с введенным наполнителем позволяет произвести его окончательную полировку до необходимых параметров шероховатости, что в свою очередь позволяет отказаться от использования различных смазок при его дальнейшей эксплуатации.
Предложенное техническое решение реализовано при изготовлении крупногабаритного, сложнопрофильного сердечника, имеющего диаметр основания 200 мм и высоту 650 мм, и модели, имеющей диаметр основания 230 мм и высоту 670 мм.
На чертеже представлен общий вид формообразующего пуансона, состоящего из металлического каркаса 1, слоя гипса (либо другого пластичного материала) 2, слоя эпоксидной смолы 3 с наполнителем из мелкодисперсного керамического порошка 4.
Формообразующий пуансон изготавливается следующим образом. На металлический каркас 1 пуансона нанесли слой гипса 2, который обработали до необходимого профиля и размера. После чего на слой гипса нанесли смесь эпоксидной смолы (3) с наполнителем из мелкодисперсного керамического порошка (4) и с добавлением спирта, при этом соотношение вышеуказанных компонентов составило 50:49:1%. После полного высыхания эпоксидной смолы пуансон установили на токарный станок и произвели его обработку методом шлифования алмазным кругом до необходимого профиля и габаритов. После окончания обработки поверхность пуансона отполировали с помощью алмазной шкурки до получения необходимой шероховатости.
С использованием полученного таким образом сердечника и модели была отформована серия заготовок головных антенных обтекателей. Причем даже после 10 формовок поверхность сердечника оставалась гладкой и использование смази не требовалось.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет получать формообразующие пуансоны любых размеров и профиля с необходимым качеством поверхности.
Источники информации
1. Патент РФ №2382696. Способ изготовления сердечника с легкодеформируемым покрытием. МПК В28В 1/00 от 27.02.2010.
2. Патент РФ №2234482. Устройство для электрофоретического формования керамических изделий. МПК С04В 33/28, В28В 7/34 от 20.09.2004.