КОМПЛЕКТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК С ПОДНУТРЕНИЕМ
KIT FOR MOULDING OF LARGE SIZE FIGURINE-SHAPED CERAMIC BLANKS WITH UNDERCUTTING

Изобретение относится к технологии формования крупногабаритных, сложнопрофильных керамических изделий из водных шликеров.
Известно устройство для литья полых керамических изделий, которое согласно авторскому свидетельству СССР №1570900 по классу В28В 1/26 содержит влагопоглощающую форму (матрицу), сердечник в виде эластичной оболочки, механизм для деформирования эластичной оболочки и обеспечения подпитки.
К недостаткам известного устройства относится то, что сердечник, выполненный в виде эластичной оболочки, не является элементом конструкции, формирующим внутренний контур изготавливаемого изделия. В этом случае получение изделий с одинаковой толщиной стенки во всех сечениях основывается на предположении, что набор толщины стенки изделия идет равномерно по всей поверхности, что не соответствует действительности, так как в процессе формирования стенки изделия участвует целый ряд факторов (гравитационное осаждение частиц, содержащихся в шликере, профиль формуемого изделия), которые приводят к постепенному заполнению полости формы твердым осадком от нижней ее части к верхней. При этом отсос влаги формой из набранного черепка продолжается и дальше, в результате чего происходит подсушивание набранной заготовки изделия, сопровождаемое ее усадкой на сердечник, что часто приводит к ее разрушению.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является устройство для формования керамических изделий из водных шликеров (патент на изобретение РФ №2191688, В28В 1/26, 2000 г.), включающее влагопоглощающую матрицу, сердечник, узлы для их взаимной соосной установки и подпитки. Наружная поверхность сердечника имеет покрытие, выполненное из легкодеформируемого гидрофобного материала, компенсирующего усадочные напряжения изделия по мере подсушки в форме при формовании. Покрытие может быть съемным или стационарным. Названная совокупность признаков устройства позволяет обеспечить получение из водных шликеров качественных изделий с заданным внутренним контуром.
Недостатком данного устройства является то, что оно предназначено для формования только таких заготовок, в профиле которых заложен увеличивающийся по высоте угол раскрыва, в противном случае, после окончания процесса формования, извлечение сердечника из полости отформованной заготовки приведет к разрушению последней. В то же время, если в конструкции предусмотрено так называемое поднутрение (или обратный конус), то необходимо существенное увеличение технологического припуска в керамических заготовках, из которых впоследствии механической обработкой получают окончательное изделие. При этом механической обработкой снимается от 40 до 60% тела заготовки, что, в свою очередь, приводит к большому расходу исходного сырья, увеличению длительности формования заготовок и к существенным затратам на механическую обработку.
Задачей настоящего изобретения является создание комплекта для формования сложнопрофильных керамических заготовок с поднутрением. Техническим результатом является снижение технологического припуска в формуемых керамических заготовках.
Поставленная задача достигается тем, что в комплекте для формования сложнопрофильных керамических заготовок с поднутрением, содержащем влагопоглощающую матрицу, сердечник, узлы для их взаимной соосной установки и подпитки, сердечник дополнительно снабжен вставкой, выполненной из легкодеформируемого гидрофобного материала, внутренний профиль которой повторяет профиль сердечника в месте предполагаемого поднутрения, а наружный - внутренний профиль заготовки.
Дополнительная установка на сердечник вставки приводит к тому, что в процессе формования она вытесняет шликер и тем самым препятствует набору заготовки в месте установки вставки, что и позволяет формовать заготовки с любым профилем внутренней поверхности.
Экспериментально установлено, что при формовании заготовок с таким сложным внутренним профилем поверхности (при перепадах по толщине до половины толщины стенки) заготовка в месте поднутрения набирается намного быстрее, чем в остальных местах. При этом набранный слой заготовки начинает давать усадку на вставку и, только благодаря тому, что вставка выполнена из легкодеформируемого материала, не происходит разрушение заготовки. Требование же к гидрофобности материала вставки объясняется необходимостью исключения нежелательного эффекта отбора влаги из шликера в процессе формования, что может привести к расслоению заготовки.
Установлено, что выполнение вставки с внутренним профилем, повторяющим профиль сердечника в месте предполагаемого поднутрения, и наружным профилем, повторяющим внутренний профиль заготовки, обеспечивает свободное извлечение сердечника из полости отформованной заготовки и исключает вероятность соскальзывания вставки с сердечника ранее положенного времени, и обеспечивает получение заготовок с заданным сложным профилем.
На чертеже изображен общий вид заявленного комплекта для формования сложнопрофильных керамических заготовок с поднутрением. Конструкция комплекта включает сердечник 1, на который надета вставка 2, влагопоглощающую матрицу 3, узлы 4 для их взаимной соосной установки и узлы подпитки 5.
Устройство работает следующим образом. Перед началом сборки комплекта на сердечник 1 напротив места предполагаемого поднутрения надевают вставку 2, выполненную из легкодеформируемого гидрофобного материала. После чего собранный таким образом сердечник со вставкой устанавливают в матрицу 3 и закрепляют с помощью узлов 4 взаимной соосной установки матрицы и сердечника. В зазор, образованный сердечником 1 и влагопоглощающей матрицей 3, через узлы подпитки 5 подается шликер. При наборе изделия происходит заполнение зазора твердым осадком, при этом благодаря наличию на сердечнике вставки 2 в месте предполагаемого поднутрения происходит вытеснение шликера и заготовка получается с нужным внутренним профилем. После окончания формования сердечник 1 извлекается из матрицы 3, при этом вставка 2 из-за наличия на ней обратного конуса снимается с сердечника и остается на внутренней поверхности отформованной заготовки. Благодаря исполнению вставки из легкодеформируемого материала она легко извлекается из заготовки, которая после этого также извлекается из матрицы.
Реализация предложенного технического решения представлена на следующих примерах.
Пример 1
На комплекте, известном по прототипу, включающем влагопоглощающую матрицу, сердечник, узлы для их взаимной соосной установки и подпитки из шликера литийалюмосиликатного стекла, отформовали сложнопрофильную керамическую заготовку (высотой 650 мм, диаметр основания 250 мм, толщина 16 мм). Масса отформованной заготовки составила 11,2 кг.
Пример 2
3
На предложенном комплекте для формования сложнопрофильных керамических заготовок с поднутрением была отформована аналогичная заготовка, с тем отличием, что на ее внутренней поверхности, на высоте 200 мм от основания, выполнено поднутрение высотой 100 мм и глубиной 4-5 мм. Указанное поднутрение достигается тем, что перед сборкой комплекта на сердечник надевается вставка, выполненная из легкодеформируемого гидрофобного материала (в качестве материала вставки был использован материал ИЗОЛОН ППЭ 3000 производства ООО «Адгилайн», имеющий плотность 33 кг/м, прочность при сжатии 0,035 МПа, водопоглощение <1% по объему). Вставка имеет форму кольца высотой 100 мм, толщиной 5 мм, внутренний диаметр вставки соответствует диаметру сердечника в месте поднутрения.
В выполненном по предложенному техническому решению комплекте была отформована заготовка, имеющая перепад по толщине стенки в зоне поднутрения до 4 мм. Масса заготовки составила 10,45 кг (что составляет 6,7% экономии исходного сырья).
Комплект прост в изготовлении и эксплуатации, и особенно успешно применяется при формовании сложнопрофильных керамических заготовок со сниженными значениями технологического припуска.
Источники информации
1. Авторского свидетельства СССР №1570900, МКИ В28В 1/26.
2. Патент на изобретение РФ №2191688, В28В 1/26,2000 г.