ПОЛУЧЕНИЕ ОТЛИТЫХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ДЕТАЛЕЙ В ОДНОРАЗОВЫХ ФОРМАХ
PRODUCTION OF PRESSURE-MOLDED PARTS IN DISPOSABLE FORMS

Изобретение относится к получению отлитых под давлением деталей в одноразовых формах.
При формовании литьем под давлением, далее называемом литьем под давлением, литьевой материал расплавляется (пластифицируется), и под давлением впрыскивается в форму для литья под давлением (пресс–форму). Затем материал охлаждается в форме для литья под давлением. Образовавшаяся деталь (формованное изделие) затем может быть извлечена из формы для литья под давлением. При этом полое пространство (полость) в форме для литья под давлением определяет форму готовой детали.
Известные в настоящее время способы литья под давлением служат, как правило, для экономичного изготовления большого числа идентичных формованных изделий. Ввиду высокой стоимости форм для литья под давлением при этом порог экономичности часто достигается лишь при получении нескольких тысяч деталей. С другой стороны, формы для литья под давлением могут использоваться для изготовления до нескольких миллионов деталей.
Вследствие растущего покупательского спроса на индивидуально конфигурированные изделия, которые спроектированы точно сообразно пожеланию, в производстве все возрастающую роль играют отдельные и, соответственно, специальные исполнения.
До сих пор не был известен способ, с помощью которого возможно экономичное изготовление отлитых под давлением деталей небольшими сериями изделий, в частности, в виде единственных в своем роде изделий (размер партии 1). Производственные затраты на формованные литьем под давлением детали, которые получаются в единственном экземпляре, исключительно в однократно используемых формах (одноразовых формах), является очень высокими. Поэтому применение технологии литья под давлением в таких случаях, как правило, оказывается неэкономичным. Тогда приходится прибегать к альтернативным способам изготовления, так что особенные преимущества литья под давлением, в частности, почти свободный выбор формы и поверхностной структуры, а также достигаемая высокая точность, больше не проявляются.
Задача настоящего изобретения состоит в создании способа, который позволяет экономично изготавливать индивидуальные отлитые под давлением детали.
Эта задача решается согласно предметам независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Разъясняемые впоследствии в связи со способом преимущества и варианты осуществления по смыслу действительны также для соответствующих изобретению устройств, а также предметов, и наоборот.
Общая идея всех предметов независимых пунктов формулы изобретения состоит в применении специальной формы для литья под давлением, которая имеет оболочку и механически стабилизирующее оболочку упрочнение оболочки, причем оболочка полностью или частично изготовлена индивидуально, предпочтительно с использованием способа аддитивного формирования. С использованием этой формы для литья под давлением получается отлитая под давлением деталь. Затем выполняется извлечение детали из формы. Аналогично двухступенчатому построению формы для литья под давлением, извлечение из формы также производится в два этапа. При этом сначала удаляется упрочнение оболочки, а именно выплавлением материала упрочнения, перед тем, как затем удаляется оболочка или часть оболочки, а именно, растворением материала оболочки в растворителе. Существенным уже при изготовлении формы для литья под давлением является то, что материал оболочки может растворяться в растворителе, в котором материал для литья под давлением не растворяется или растворяется только гораздо труднее, и что материал упрочнения имеет более низкую температуру плавления, чем материал для литья под давлением. Тем самым обеспечивается то, что отлитая под давлением деталь в процессе извлечения из формы не повреждается. Применяемый для упрочнения оболочки материал может быть после выплавления собран и использован повторно. Тем самым только для внутренней части формы для литья под давлением, оболочки, каждый раз должен использоваться новый материал. Поскольку оболочка перед ее применением упрочняется, она сама должна иметь только минимальную толщину. Необходимые для изготовления оболочки затраты на материал поэтому весьма незначительны. Тем самым форма для литья под давлением, то есть, элемент, изготовление которого, как правило, связано с очень высокими затратами, получается очень недорого.
Изобретением предлагается способ, посредством которого можно простым и сравнительно экономичным путем изготавливать совершенно единственную в своем роде уникальную отлитую под давлением деталь, или же частично индивидуализированную отлитую под давлением деталь, в зависимости от того, формируется ли заранее индивидуально вся оболочка или же только часть оболочки. При этом уже применение одноразовой формы для литья под давлением представляет собой новшество.
Далее пример осуществления изобретения более подробно разъясняется посредством чертежей. При этом показано:
Фиг. 1 представляет установку для аддитивного формирования с устройством управления,
Фиг. 2 представляет частично индивидуализированную оболочку, слева с отделенной и справа со смонтированной частичной оболочкой,
Фиг. 3 представляет полностью индивидуализированную оболочку,
Фиг. 4 представляет одноразовую форму с оболочкой и упрочнением оболочки перед процессом литья под давлением,
Фиг. 5 представляет одноразовую форму с оболочкой и упрочнением оболочки во время процесса литья под давлением,
Фиг. 6 представляет готовую извлеченную из формы отлитую под давлением деталь,
Фиг. 7 представляет устройство для литья под давлением и установку для извлечения из формы.
Все фигуры показывают изобретение не в масштабе, при этом лишь схематически, и только с их существенными составными частями. При этом одинаковые кодовые номера позиций соответствуют элементам с одинаковой или сравнимой функцией.
Описываемый далее способ служит для получения одноразовой формы 1 для процесса литья под давлением, при котором в процессе литья под давлением с использованием материала 2 для литья под давлением получается отлитая под давлением деталь. Способ включает два подэтапа.
На первом подэтапе либо из растворимого материала 4 оболочки формируется оболочка 6 с полостью 5 для образуемой литьем под давлением детали 3, либо из растворимого материала 4 оболочки формируется часть 7 создающей полость 5 оболочки 9 для получения образуемой литьем под давлением детали 3, и затем производится изготовление оболочки 9 с использованием этой частичной оболочки 7. При этом материал 4 оболочки может растворяться в растворителе 30, в котором материал 2 для литья под давлением не растворяется.
На втором подэтапе из плавкого упрочняющего материала 11 формируется по существу полностью охватывающее оболочку 6, 9 упрочнение 12 оболочки, причем упрочняющий материал 11 имеет более низкую температуру плавления, чем материал 2 для литья под давлением.
Твердая оболочка 6, 9 (фасонная оболочка) при этом так формируется и выполняется, что она определяет внешнюю форму получаемой позже отлитой под давлением детали 3, и, соответственно, охватывает полученную позже отлитую под давлением деталь 3. При этом либо вся оболочка 6, но по меньшей мере часть 7 оболочки, изготавливается сугубо индивидуальной, то есть, в смысле изготовления в единственном экземпляре (размер партии 1). Другими словами, или вся деталь 3 является индивидуализированной, то есть, речь идет о полностью индивидуализированном единственном в своем роде изделии, или же должна быть единично изготовлена только часть получаемой литьем под давлением детали 3, например, табличка с именем, мемориальная доска, или тому подобные, тогда как остальные части детали 3 остаются одинаковыми.
Оболочка 6, 9 либо полностью, либо частично выполнена из растворимого материала 4 оболочки, то есть, используемый для всей оболочки 6 или для частичной оболочки 7 материал 4 оболочки может растворяться в предпочтительно жидкостном растворителе 30, например, таком как раствор едкого натра, вода, или тому подобные. При этом речь всегда идет о растворителе 30, в котором материал 2 для литья под давлением не растворяется или растворяется гораздо труднее, чем материал 4 оболочки. Материал 4 оболочки выбирается так, что он легко растворяется в растворителе 30. В то же время материал 4 оболочки выбирается так, что он растворяется в растворителе 30 предпочтительно полностью или же почти полностью.
Тем самым всегда имеется первое принимаемое во внимание сопряжение пары материалов, состоящих из применяемого при формировании оболочки 6 и, соответственно, частичной оболочки 7 материала 4 оболочки, с одной стороны, и используемого для изготовления отлитой под давлением детали 3 материала 2 для литья под давлением, с другой стороны. При этом в смысле этого сопряжения пары материалов с одним и тем же материалом 2 для литья под давлением могут сочетаться многие различные материалы 4 оболочки, и точно так же с одним и тем же материалом 4 оболочки могут быть приведены в сопряжение многие материалы 2 для литья под давлением. Эти в каждом случае взаимодействующие в одной паре материалы 2, 4 согласуются между собой в отношении растворимости. Точнее говоря, растворимость материала 4 оболочки в одном и том же растворителе 30 в одинаковых условиях является заметно большей, предпочтительно по меньшей мере в 2 раза большей, чем растворимость используемого материала 2 для литья под давлением. Наиболее предпочтительно, когда растворимость материала 4 оболочки является по меньшей мере в 10 раз более высокой, чем растворимость материала 2 для литья под давлением.
В отношении материала 4 оболочки речь идет, например, о растворимом в растворе едкого натра фотополимере. Температура плавления материала 4 оболочки наиболее благоприятно является столь высокой, что он выдерживает повышенную температуру во время процесса литья под давлением.
Если изготавливается только часть 7 оболочки, тогда эта часть 7 оболочки применяется для создания всей оболочки 9. Индивидуализированная частичная оболочка 7 для этой цели с использованием подходящего соединительного средства объединяется с базовой оболочкой 8 (пресс–формой длительного пользования). Как правило, индивидуальная частичная оболочка 7 дополняет стандартизированную, используемую многократно базовую оболочку 8, так что в результате сочетания обоих элементов 7, 8 оболочки, как правило, размещением частичной оболочки 7 на базовой оболочке 8, получается желательная полностью образованная, частично индивидуализированная оболочка 9. Также может быть предусмотрено, что изготавливаются многочисленные индивидуализированные части 7 оболочки, и по отдельности или в соединении с одной базовой оболочкой 8 применяются для получения всей цельной оболочки 9.
Полученная таким образом комплектная оболочка 6, 9 на последующем этапе снабжается упрочнением 12 оболочки. После формирования упрочнения 12 оболочки оно предпочтительно прилегает ко всей наружной стороне 13 оболочки 6, 9 так, что оболочка 6, 9 механически упрочняется. Иначе говоря, оболочка 6, 9 по существу полностью охватывается упрочнением 12 оболочки. Применяемый упрочняющий материал 11 является плавким, то есть, расплавляется при превышении определенной температуры (температуры плавления).
Используемый для получения упрочнения 12 оболочки плавкий упрочняющий материал 11 плавится при более низкой температуре, чем материал 2 для литья под давлением. Другими словами, он является настолько низкоплавким, что имеет более низкую температуру плавления, чем материал 2 для литья под давлением. Таким образом, изготовленная из более высокоплавкого материала 2 для литья под давлением отлитая под давлением деталь при извлечении из формы не испытывает вредного воздействия и остается неповрежденной. Из соображений надежности технологического процесса упрочняющий материал 11 вместе с тем выбирается так, что он при достижении определенной более низкой температуры предпочтительно полностью или же почти полностью расплавляется.
Тем самым всегда имеется второе принимаемое во внимание сопряжение пары материалов, состоящих из применяемого при формировании упрочнения 12 оболочки упрочняющего материала 11, с одной стороны, и используемого для изготовления отлитой под давлением детали 3 материала 2 для литья под давлением, с другой стороны. При этом в смысле этого сопряжения пары материалов с одним и тем же материалом 2 для литья под давлением могут сочетаться многие различные упрочняющие материалы 11, и точно так же с одним и тем же упрочняющим материалом 11 могут быть приведены в сопряжение многие материалы 2 для литья под давлением. Эти в каждом случае взаимодействующие в одной паре материалы 2, 11 согласуются между собой в отношении их температур плавления. Точнее говоря, температура плавления упрочняющего материала 11 всегда является явно меньшей, предпочтительно по меньшей мере на 5 Кельвин меньшей, чем температура плавления материала 2 для литья под давлением. Наиболее предпочтительно, когда температура плавления упрочняющего материала 11 является по меньшей мере на 30 Кельвин меньшей, чем температура плавления материала 2 для литья под давлением.
Например, в отношении упрочняющего материала 11 речь идет о сплаве Вуда или подобном материале с низкой температурой плавления. В отношении сплава Вуда речь идет о сплаве висмута, который плавится при температуре около 60°С. Тем самым достаточной является уже горячая вода, чтобы расплавить его.
Применяемая для упрочнения 12 оболочки упрочняющая масса предпочтительно может быть использована повторно, то есть, упрочняющий материал 11 после расплавления упрочнения 12 оболочки во время извлечения детали 3 из формы может быть полностью или по меньшей мере почти полностью опять использован для формирования другого упрочнения 12 оболочки.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, формирование оболочки 6 и, соответственно, частичной оболочки 7, выполняется способом аддитивного формирования.
Изготовление оболочки 6 и, соответственно, частичной оболочки 7, предпочтительно выполняется способом аддитивного формирования, в частности, способом послойного нанесения, в котором последовательно наносятся слои конструкционного материала 4, причем перед нанесением последующих в каждом случае слоев поперечное сечение изготавливаемой оболочки 6, 7 в соответствующих местах в данных слоях избирательно упрочняется, например, локальным нагреванием порошкообразного сырьевого для слоя материала 4 с помощью источника излучения. Основанные на различных принципах нанесения слоев способы аддитивного формирования и установки 14 для их исполнения известны из прототипа, например, такие как стереолитография, выборочная лазерная плавка, селективное спекание с маской, и т.д.
Такое аддитивное формирование является особенно предпочтительным при сложных формах детали, так как тогда создание оболочки 6 и, соответственно, частичной оболочки 7 традиционными способами (например, фрезерованием) невозможны или возможны только с очень большими производственными издержками.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, способ получения одноразовой формы 1 включает предварительное создание определяющей оболочку 6 или частичную оболочку 7 модели 15 данных, и/или создание управляющих данных 16 для управления установкой 14 для изготовления оболочки 6 или частичной оболочки 7 на основе определяющей оболочку 6 или частичную оболочку 7 модели 15 данных.
Для управления установкой 14 для аддитивного формирования оболочки 6 или частичной оболочки 7, в частности, установки для послойного нанесения, используются управляющие данные 16. Эти управляющие данные 16 включают модель 15 данных для описания изготавливаемой оболочки 6 или частичной оболочки 7, и, соответственно, создаются с использованием такой модели 15 данных. Создание модели 15 данных и/или управляющих данных 16 предпочтительно выполняется с использованием компьютера предпочтительно в связанном или соединяемом с установкой 14 устройстве 17 управления с использованием подходящего пакета программ, и либо полностью, либо частично автоматизированно на основе целевых данных, которые описывают форму и другие свойства изготавливаемой отлитой под давлением детали 3.
С использованием модели 15 данных, полученной с помощью компьютерной программы 18, при необходимости с применением данных измерений и показаний датчиков, предпочтительно в устройстве 17 управления установки 14 для послойного нанесения, создаются управляющие данные для управления установкой 14 для послойного нанесения. Управляемая с использованием этих управляющих данных 16 установка 14 для послойного нанесения создает описываемую моделью 15 данных деталь 6, 7 оболочки с исполнением способа послойного нанесения.
Модель 15 данных и/или управляющие данные 16 при этом благоприятным образом выводятся в универсально применяемом стандартизированном формате данных, который является применимым независимо от выбранного способа формирования.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, получение упрочнения 12 оболочки выполняется заливанием оболочки 6, 9 упрочняющей массой 11.
Формирование упрочнения 12 оболочки предпочтительно проводится без разделения по времени от оболочки 6, 9, а непосредственно и напрямую на готовой полученной оболочке 6, 9, а именно, охватыванием и, соответственно, окружением оболочки 6, 9. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения формирование упрочнения 12 оболочки выполняется заливанием готовой полученной оболочки 6, 9 жидкой упрочняющей массой 11.
Особенно благоприятным является, когда упрочняющей массой 11 заполняется приемный резервуар 21, в котором размещена оболочка 6, 9, причем приемный резервуар 21 для исполнения процесса литья под давлением предпочтительно может быть вставлен в подходящее устройство 22 для литья под давлением.
То есть, заливание оболочки 6, 9 упрочняющей массой 11 предпочтительно проводится так, что оболочка 6, 9 размещается, например, в резервуаре 21 с цилиндрической формой, и резервуар 21 заполняется (горячей) жидкой упрочняющей массой 11. Резервуар 21 при этом предпочтительно заполняется настолько полно, что оболочка 6, 9 полностью покрывается упрочняющей массой 11.
Такой приемный резервуар 21 согласно технологии служит в качестве патрона для литья под давлением, чтобы упростить обращение с готовой формой 1 для литья под давлением. Сформированный таким образом патрон может простым и экономичным путем храниться, транспортироваться и размещаться в устройстве 22 для литья под давлением, и, соответственно, опять извлекаться из устройства 22 для литья под давлением. Другими словами, приемный резервуар 21 предпочтительно выполнен как несложная в обращении запасная или заменяемая часть для устройства 22 для литья под давлением.
Применение приемного резервуара 21 предпочтительно требуется из соображений стабильности. Когда упрочнение оболочки выполнено достаточно массивным, упрочняющий материал 11 после его затвердевания был бы достаточно устойчивым даже без приемного резервуара 21, чтобы воспринимать и, соответственно, выдерживать давление при литье. Поэтому использование формы 1 для литья под давлением внутри патрона 21 не является безусловно необходимым. Готовая одноразовая форма 1, наружный контур которой зависит от конфигурации приемного резервуара 21, также может другим путем, в частности, без патрона 21, встроена в устройство 22 для литья под давлением. Однако для исполнения способа является предпочтительным, когда для процесса литья под давлением вместе с тем применяется приемный резервуар 21, внутри которого сформирована форма 1 для литья под давлением введением упрочнения 12 оболочки, то есть, форма 1 для литья под давлением уже не извлекается из приемного резервуара 21, а остается в нем до завершения процесса литья под давлением.
Описываемое далее устройство служит для изготовления одноразовой формы 1 для процесса литья под давлением, в каковом процессе литья под давлением с использованием материала 2 для литья под давлением изготавливается отлитая под давлением деталь 3, в частности, описанным выше способом.
Устройство включает либо средства 14, 15, 16, 17, 18 для размещения оболочки 6 из растворимого материала 4 оболочки, создающей полость 5 для отлитой под давлением детали 3. Или же устройство включает средства 14, 15, 16, 17, 18 для размещения части 7 оболочки 9 из растворимого материала 4 оболочки, создающей полость 5 для отлитой под давлением детали 3, и средства для размещения оболочки 9 с использованием этой частичной оболочки 7. В обоих случаях средства 14, 15, 16, 17, 18 выполнены таким образом, что применяемый для формирования оболочки 6, 7 материал 4 оболочки может растворяться в растворителе 30, в котором материал 2 для литья под давлением не растворяется или растворяется лишь гораздо труднее.
Кроме того, устройство включает средство для изготовления по существу полностью охватывающего оболочку 6, 9 упрочнения 12 оболочки из плавкого упрочняющего материала 11, причем упрочняющий материал 11 имеет более низкую температуру плавления, чем материал 2 для литья под давлением.
Далее описывается одноразовая форма 1 для процесса литья под давлением, в которой с использованием материала 2 для литья под давлением изготавливается отлитая под давлением деталь 3. При этом одноразовая форма 1 предпочтительно получена либо описанным выше способом, либо с помощью описанного выше устройства.
Одноразовая форма 1 отличается тем, что она включает оболочку 6, 9 и по существу полностью охватывающее оболочку 6, 9 упрочнение 12 оболочки, причем оболочка 6, 9 полностью или частично состоит из растворимого материала 4 оболочки, каковой материал 4 оболочки может растворяться в растворителе 30, в котором материал 2 для литья под давлением не растворяется, и причем упрочнение 12 оболочки состоит из упрочняющего материала 11, который имеет более низкую температуру плавления, чем материал 2 для литья под давлением.
В одном особенно простом варианте осуществления изобретения одноразовая форма 1 (одноразовая пресс–форма) состоит исключительно из оболочки 6, 9 и упрочнения 12 оболочки.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения, толщина стенки оболочки 6 или частичной оболочки 7 составляет между 0,025 и 30 мм. В особенности предпочтительно толщина стенки составляет величину между 0,1 и 2 мм.
Оболочка 6, 7 является сравнительно тонкой. Требуется минимальная толщина стенки 23 оболочки (толщина оболочки). Толщина стенки предпочтительно выбирается настолько большой, что оболочка 6, 7 является стабильной сама по себе. Кроме того, толщина стенки выбирается так, что она без повреждения выдерживает нанесение упрочнения 12 оболочки, в частности, выдерживает давление при заливании оболочки 6, 7 упрочнением 12 оболочки. Толщина стенки к тому же предпочтительно выбирается так, что оболочка 6, 7 является самонесущей. Правда, необходимая для процесса литья под давлением механическая прочность оболочки 6, 7 достигается только в результате заливания оболочки 6, 9 упрочнением 12 оболочки.
Ввиду незначительной толщины стенки 23 оболочки получается сравнительно небольшой расход материала для индивидуально изготавливаемой оболочки 6 или, соответственно, частичной оболочки 7. Благодаря этому затраты на изготовление формы 1 для литья под давлением являются сравнительно низкими. В связи с возможностью повторного использования упрочняющего материала 11 (смотри ниже) расходы на изготовление детали 3 невелики по сравнению с другими способами изготовления, несмотря на то, что при извлечении детали 3 из формы происходит полное или по меньшей мере частичное разрушение формы 1 для литья под давлением (упрочнения 12 оболочки и оболочки 6 или частичной оболочки 7), то есть, в отношении формы 1 для литья под давлением в целом всегда речь идет об одноразовой форме, иначе говоря, размер партии всегда составляет 1.
Небольшая толщина стенки оболочки 6, 7 обеспечивает также особенно быстрое растворение материала 4 оболочки во время извлечения детали 3 из формы.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения, оболочка 6 выполнена однокомпонентной.
Если индивидуально формируется вся оболочка 6, и не только частичная оболочка 7, тогда эта вся оболочка 6 предпочтительно выполнена в виде единой детали.
Если же, напротив, получается только частичная оболочка 7, тогда вся оболочка 9 выполняется многокомпонентной, как уже было описано выше. В этом случае перед упрочнением оболочки 9, например, заливанием оболочки 9 упрочняющим материалом 11, в качестве части 7 оболочки в базовую оболочку 8 вводится заранее индивидуально изготовленная вставная часть или тому подобная.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения, оболочка 6, 9 имеет по меньшей мере одно отверстие.
Оболочка 6, 9 имеет по меньшей мере одно отверстие 24, а именно отверстие для последующей заливки, через которое в процессе литья под давлением под высоким давлением в сформированное полое пространство 5 формы 1 для литья под давлением нагнетается расплав 2. Отверстие 24 предпочтительно создается уже при изготовлении оболочки. Но отверстие 24 может быть создано также в промежуточной стадии после изготовления оболочки и перед нанесением упрочнения 12 оболочки, например, просверливанием или фрезерованием.
Оболочка 6, 9 может иметь многочисленные, в частности, два, отверстия, а именно, дополнительно к отверстию 24 для заливки, отверстие 25 для вытеснения воздуха, в частности, для вводимого в оболочку 6, 9 вентиляционного канала 26 для удаления воздуха из оболочки 6, 9 во время процесса литья под давлением.
Но дополнительное отверстие 25 также может быть использовано в качестве канала для вакуумирования, чтобы перед процессом литья под давлением создавать разрежение во внутренности 5 оболочки 6, 9. Тем самым может быть повышена надежность технологического процесса в ходе заполнения при литье под давлением.
Изобретение также относится к применению одноразовой формы, в частности, описанной выше одноразовой формы 1, для изготовления отлитой под давлением детали 3 способом литья под давлением.
Описываемый далее способ служит для получения отлитой под давлением детали 3 способом литья под давлением. При этом предпочтительно применяется одноразовая форма 1, которая была изготовлена описанным выше способом или посредством описанного выше устройства.
Способ включает формирование отлитой под давлением детали 3 нагнетанием литьевой массы из материала 2 для литья под давлением в одноразовую форму 1, и извлечение отлитой под давлением детали 3 из формы, причем извлечение из формы предусматривает как удаление упрочнения 12 оболочки выплавлением материала 11 упрочнения, так и удаление оболочки 6 или частичной оболочки 7 растворением материала 4 оболочки в растворителе 30.
Это представляет собой способ литья под давлением «в узком смысле». В более широком смысле весь способ в целом включает также изготовление одноразовой формы 1, как описано выше.
Изготовление отлитой под давлением детали 3 из материала 2 для литья под давлением выполняется нагнетанием литьевой массы в образованную упрочненной оболочкой форму 1 для литья под давлением.
Используемый материал 2 для литья под давлением имеет более высокую температуру плавления, чем упрочняющий материал 11, и не растворяется в растворителе 30 для материала 4 оболочки или гораздо труднее растворяется в нем.
Извлечение отлитой под давлением детали 3 из формы выполняется, во–первых, удалением упрочнения 12 оболочки, а именно, выплавлением упрочняющего материала 11 при температуре, более низкой, чем температура плавления материала 2 для литья под давлением. Для этой цели проводится тепловая обработка упрочнения 12 оболочки. При этом могут быть использованы разнообразные, привычные для специалиста типы тепловой обработки и, соответственно, подведения тепла к упрочнению 12 оболочки.
Во–вторых, извлечение из формы выполняется удалением оболочки 6 и, соответственно, частичной оболочки 7, а именно, растворением материала 4 оболочки в растворителе 30, в котором материал 2 для литья под давлением не растворяется или растворяется гораздо труднее. Для этой цели освобожденная от упрочнения 12 оболочки оболочка 6, 9 предпочтительно погружается в ванну с растворителем. Могут быть использованы многообразные другие, привычные для специалиста возможности приготовления растворителя 30 для растворения материала 11 оболочки, и могут быть применены на оболочке 6, 9.
Если применяется только индивидуализированная частичная оболочка 7, она растворяется, и оставшаяся базовая оболочка 8, которая предпочтительно выполнена как классическая пресс–форма многократного использования, раскрывается известным способом, чтобы извлечь отлитую под давлением деталь 3. В этом случае только частично индивидуализированная оболочка 9 также не полностью должна быть охвачена упрочняющим материалом 11. Является достаточным, когда только та область оболочки 9, которая содержит индивидуализированную частичную оболочку 7, была снабжена упрочнением 12 оболочки. Соответственно этому, при извлечении из формы также расплавление и растворение упрочнения 12 оболочки и частичной оболочки 7 должны проводиться только в этой области оболочки 9. Другими словами, процесс извлечения из формы так же, как и применение упрочнения 12 оболочки, может быть ограничен локально областью частичной оболочки.
Извлечение из формы предпочтительно проводится в отдельной от устройства 22 для литья под давлением установке 28. Для этого отлитая под давлением деталь 3, которая предпочтительно находится внутри 29 патрона 21 для литья под давлением, вынимается из устройства 22 для литья под давлением и размещается в установке 28 для извлечения из формы и/или последующей обработки.
Полученная после извлечения из формы отлитая под давлением деталь 3 затем может быть использована как готовая деталь, или же она служит в качестве компонента для формирования многокомпонентной конструкции из деталей.
В одном очень простом случае извлечение из формы выполняется в горячей воде, причем вода сначала служит в качестве теплоносителя для подведения энергии для плавления упрочнения 12 оболочки, и тем самым для выплавления упрочняющего материала 11, и затем в качестве растворителя 30 для растворения материала 4 оболочки.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения, во время извлечения отлитой под давлением детали 3 из формы расплавленный упрочняющий материал 11, составляющий упрочнение 12 оболочки, по меньшей мере частично используется повторно для получения упрочнения 12 оболочки при изготовлении дополнительной одноразовой формы 1.
При этом весь или почти весь расплавленный упрочняющий материал 11 предпочтительно используется повторно, при необходимости после очистки материала в промежуточной стадии.
Описываемое далее устройство служит для получения отлитой под давлением детали 3 способом литья под давлением с использованием одноразовой формы 1, как описано выше.
Устройство включает средство 22 для нагнетания литьевой массы из материала 2 для литья под давлением в одноразовую форму 1 для изготовления отлитой под давлением детали 3. Кроме того, устройство включает средство 28 для удаления упрочнения 12 оболочки выплавлением упрочняющего материала 11, и средство 28 для удаления оболочки 6 или частичной оболочки 7 растворением материала 4 оболочки в растворителе 30 для извлечения отлитой под давлением детали 3 из формы.
Средства 22, 28 могут быть задействованы в отдельных друг от друга установках. В частности, средства 28 для извлечения из формы могут быть размещены пространственно отдельно от устройства 22 для литья под давлением. Например, погружная ванна 31 с нагретым растворителем 30 для проведения извлечения из формы может быть размещена в соседнем с устройством 22 для литья под давлением вспомогательном помещении. Извлечение из формы может быть отделено не только пространственно, но и проводиться с продолжительным периодом времени после процесса литья под давлением.
Наконец, изобретение относится также к изготовленной описанным выше способом или с помощью описанного выше устройства отлитой под давлением детали 3.
К тому же изобретение относится к устройству 22 для литья под давлением для получения отлитой под давлением детали 3 посредством процесса литья под давлением, рассчитанному на переменное размещение одноразовых форм, в частности, описанных выше одноразовых форм 1. Такая система (быстрой) смены может быть особенно благоприятно исполнена с описанными выше патронами 21, в частности, когда патроны 21 имеют унифицированный размер. Этим не исключается, что для минимизации расхода материала для упрочняющего материала 11 имеются патроны 21 с различными стандартными типоразмерами, для каковой цели система смены устройства 22 для литья под давлением может содержать приемные устройства для патронов 21 с различной величиной.
Кроме того, изобретение также относится к способу извлечения из формы изготовленной в процессе для литья под давлением отлитой под давлением детали 3 из описанной выше одноразовой формы 1, в котором упрочнение 12 оболочки удаляется путем расплавления упрочняющего материала 11, и оболочка 6 или частичная оболочка 7 удаляется путем растворения материала 4 оболочки в растворителе 30.
Далее приводятся технологические стадии полного технологического цикла:
– создание определяющей оболочку 6 или частичную оболочку 7 модели 15 данных и/или создание управляющих данных 16 для управления установкой 14 для получения оболочки 6 или частичной оболочки 7 на основе определяющей оболочку 6 или частичную оболочку 7 модели 15 данных,
– создание образующей полость 5 для отливаемой под давлением детали 3 оболочки 6 из растворимого материала 4 оболочки способом аддитивного формирования, или создание части 7 образующей полость 5 для отливаемой под давлением детали 3 оболочки 9 из растворимого материала 4 оболочки способом аддитивного формирования, и изготовление оболочки 9 с использованием этой частичной оболочки 7,
– создание по существу полностью охватывающего оболочку 6, 9 упрочнения 12 оболочки из плавкого упрочняющего материала 11, причем упрочняющий материал 11 имеет более низкую температуру плавления, чем материал 2 для литья под давлением,
– изготовление отлитой под давлением детали 3 нагнетанием литьевой массы из материала 2 для литья под давлением в одноразовую форму 1,
– извлечение отлитой под давлением детали 3 из формы удалением упрочнения 12 оболочки расплавлением упрочняющего материала 11 и удалением оболочки 6 или частичной оболочки 7 растворением материала 4 оболочки в растворителе 30,
– по меньшей мере частичное повторное использование выплавленного во время извлечения отлитой под давлением детали 3 из формы упрочняющего материала 11 упрочнения 12 оболочки для создания упрочнения 12 оболочки при изготовлении дополнительной одноразовой формы 1.
В порядке обобщения, изобретение относится к получению отлитой под давлением детали 3 в одноразовой форме 1. Чтобы экономично изготавливать единственные в своем роде отлитые под давлением детали 3, предлагается применение составленной из двух элементов (оболочки 6, 7 и упрочнения 12 оболочки) формы 1 для литья под давлением. Оба элемента формы 1 для литья под давлением выполнены из материалов, которые должны иметь определенные свойства материалов (растворимость и температуру плавления). Выбор этих материалов 4, 11 зависит от свойств материала, применяемого для литья под давлением материала 2. Подходящие материалы и комбинации материалов, также иные, нежели вышеуказанные, могут быть выбраны специалистом с учетом описанных требований и их пригодности для способа для литья под давлением.
Этапы соответствующего изобретению способа могут быть исполнены с помощью компьютера. Это, помимо прочего, относится к способу получения формы 1 для литья под давлением, в частности, там создания набора 15 данных для описания оболочки 6 и, соответственно, части 7 оболочки, а также создания управляющих данных 16. Кроме того, это относится к управлению установкой 14 для аддитивного формирования при изготовлении формы 1 для литья под давлением, а также управления устройством 22 для литья под давлением для исполнения процесса литья под давлением для изготовления отлитой под давлением детали 3. Пригодное для исполнения соответствующего изобретению способа устройство может быть выполнено по существу в результате создания подходящей компьютерной программы.
Все представленные в описании, пунктах последующей формулы изобретения и в чертежах признаки могут быть существенными для изобретения как по отдельности, так и в любой комбинации.
Список ссылочных позиций
1 форма для литья под давлением, одноразовая форма
2 масса для литья под давлением, материал для литья под давлением
3 отлитая под давлением деталь
4 материал оболочки
5 полость, полое пространство
6 полностью индивидуализированная оболочка
7 индивидуализированная частичная оболочка
8 стандартизированная базовая оболочка
9 частично индивидуализированная оболочка
10 (свободная)
11 упрочняющая масса, упрочняющий материал
12 упрочнение оболочки
13 наружная сторона оболочки
14 установка для аддитивного формирования
15 модель данных
16 управляющие данные
17 устройство управления, расчетный блок
18 компьютерная программа
19 (свободная)
20 (свободная)
21 приемный резервуар, патрон
22 устройство для литья под давлением
23 стенка оболочки
24 отверстие, литник
25 отверстие, удаление воздуха
26 вентиляционный канал
27 (свободная)
28 установка для извлечения из формы
29 внутренность резервуара
30 растворитель
31 погружная ванна с горячей водой