Анализ результатов исследования органических вспомогательных материалов процесса точного литья по выплавляемым моделям, поставляемых на российский рынок

Александр Давидович Фляте
– ООО «ЮМО» Санкт-Петербург

Модельные составы

Лабораторным исследованиям подвергались модельные составы как отечественного производства (ЗАО Россилвер»), так и импортные, поставляемые на российский рынок фирмами CFSTALDO, FERRIS, KERR).

В ходе лабораторных исследований осуществлялось определение физико-механических показателей модельных составов: температуры каплепадения ( по Уббелоде), температуры затвердевания, линейной усадки, твердости по Шору А, зольности.

В ходе опытно-промышленных испытаний оценивались технологические свойства исследуемых модельных составов: адгезия к поверхности резиновой пресс-формы, качество поверхности восковых моделей, изменение свойств составов с изменением температуры инжекции и в процессе длительной эксплуатации, поведение составов при зачистке облоя восковых моделей.

Результаты определения физико-механических характеристик отечественных и импортных модельных составов представлены в таблице 1 и 2.

Таблица 1

Физико-механические характеристики модельных составов

Наименование показателей Воск производства США (поставщик «Ардос») Воск фирмы FERRIS (самосмазывающийся) Воски ЗАО «Россилвер»
Цвет Светло-голубой Голубой Синий Красный Голубой Коричневый
Выпускаемая форма Гранулы в форме тыквенных семечек Гранулы каплевидной формы Плиты массой > 3 кг
Температура каплепадения по Уббелоде, оС 74 69 78 64 74 62
Температура затвердевания, оС 68 64 67 57 68 58
Линейная усадка, % 2,5 1,25 2,5 1,12 1,25 0,8
Твердость по Шору А, усл.ед. 95 95 95 91 91 91
Зольность, % 0,05 0,03 0,03 0,01 0,011 0,01

Таблица 2

Физико-механические характеристики инжекционных восков фирмы KERR и модельного состава ЗАО «Россилвер»

Наименование показателей Модельные составы фирмы KERR Модельный состав ЗАО «Россилвер
Цвет Красный Синий Морской волны Голубой
Выпускаемая форма Гранулы каплевидной формы Плиты массой >3 кг
Температура каплепадения по Уббелоде, оС 69 73 71 74
Температура затвердевания, оС 64 67 65 63
Линейная усадка, % 2,2 3,7 1,7 1,25
Твердость по Шору А, усл.ед. 90 85 90 90
Зольность, % 0,03 0,025 0,03 0,011

На основании проведенных опытно-промышленных испытаний исследуемых модельных составов было установлено:

  1. Все исследуемые образцы импортных модельных составов по сравнению с отечественными характеризуются большей зольностью и большей линейной усадкой (за исключением воска FERRIS голубого цвета). Воски CASTALDO и FERRIS характеризуются по сравнению с отечественными большей, а воски FERRIS меньшей твердостью (большей пластичностью).

  2. Для всех импортных модельных составов при повышении температуры расплава до 90-95oС отмечается изменение цвета составов. Длительная экcплуатация составов в данном диапазоне температур приводит к вскипанию воска CASTALDO, изменению вязкости расплава и образованию осадка (воски FERRIS и KERR), а также потере антиадгезивных свойств (для самосмазывающихся восков FERRIS), что обусловлено деструкцией составов.

  3. Согласно рекомендациям фирмы KERR при эксплуатации восков фирмы необходимо периодическое перемешивание расплава в инжекторе и еженедельная замена состава на свежий. Для отечественных восков в этом нет необходимости.

  4. Зачистка восковых моделей, полученных с применением составов KERR, вызывает большие затруднения, чем зачистка моделей, полученных с использованием отечественного воска

  5. Преимуществом импортных модельных составов по сравнению с отечественными является их поставка в гранулированном виде, что облегчает расплавление восков в инжекторе и наличие в рецептурах антиадгезионных компонентов, облегчающих извлечение восковых моделей из резиновых пресс-форм.

Эластомерные материалы

Определение физико-механических показателей резин предусматривало установление таких показателей, как условная прочность при разрыве, относительное удлинение после разрыва, остаточная деформация после разрыва, твердость по Шору А.

В ходе опытно-промышленных испытаний резин оценивались их технологические свойства: адгезия к обойме, адгезия к мастер-модели (эталону), качество рабочей поверхности пресс-формы после извлечения эталона, адгезии воска к поверхности резиновой пресс-формы.

Режимы вулканизации и физико-механические характеристики резиновых смесей представлены в таблицах 3,4, а оценка их технологических свойств приведены в таблицах 5,6.

Таблица 3

Режимы вулканизации и физико-механические показатели отечественной и импортных резиновых смесей для эластичных пресс-форм

Наименование показателей Режим вулканизации, oС x мин Физико-механические показатели
Условная прочность при разрыве, мПа (кгс/см2) Относительное удлинение после разрыва, % Остаточная деформация после разрыва, % Твердость по Шору А, усл.ед.
Смесь резиновая для эластичных пресс, рецепт 4065 150х45 16,9 (169) 812 18 38
FLEX ACRON 143х30 17 (170) 540 8 39
Селиконовые резины MILLENIUM 150х45 8,2 (82) 320 0 60
FUXIA A-50 180х2 4,9 (49) 506 0 50
LS 50х3 4,8 (48) 346 0 48
MZ 90х3 4,8 (48) 350 0 45

Таблица 4

Оценка технологических свойств отечественной и импортных смесей для эластичных пресс-форм

Наименование резиновой смеси, марка Технологические свойства
Адгезия к обойме Адгезия к эталону Поведение резины при разрезании пресс-форм Качество рабочей поверхности пресс-формы после извлечения эталона Адгезия воска к поверхности резиновой пресс-формы
Смесь резиновая для эластичных пресс, рецепт 4065 Отсутствие Отсутствие Удовлетворит. Удовлетворит. Отсутствие (при использовании разделительных материалов)
FLEX ACRON Отсутствие Высокая (при многократном использованном эталонов из недрагоценных металлов и серебра) Удовлетворит. Неудовлет. (при использовании эталонов из недрагоценных металлов и серебра) Отсутствие (без использования разделительных материалов)
Селиконовые резины MILLENIUM То же Отсутствие Удовлетворит. Высокое То же
FUXIA A-50 То же Отсутствие Удовлетворит. Высокое То же
LS То же Отсутствие Удовлетворит. Высокое То же
MZ То же Отсутствие Удовлетворит. Высокое То же

Таблица 5

Режимы вулканизации и физико-механические показатели отечественной и импортных резиновых смесей для эластичных пресс-форм

Наименование показателей Марки резин CASTALDO Смесь резиновая для эластичных пресс, рецепт 4065
Gold Label White Label No Shrink Pink
Режим вулканизации, oС х мин 152х45 152х45 154х45 150х45
Условная прочность при разрыве, мПа (кгс/см2) 22,5 (25) 16,2 (162) 16,2 (162) 16,9 (169)
Относительное удлинение после разрыва, % 780 660 760 812
Остаточная деформация после разрыва, % 12 12 20 13
Твердость по Шору А, усл.ед. 36 38 37 38

Таблица 6

Оценка технологических свойств резиновых смесей

Наименование резиновой смеси, марка Технологические свойства
Адгезия к обоймеl Адгезия к эталону Поведение резины при разрезании пресс-форм Качество рабочей поверхности пресс-формы после извлечения эталона Адгезия воска к поверхности резиновой пресс-формы
Смесь резиновая для эластичных пресс, рецепт 4065 Отсутствие Отсутствие Удовлетв. Удовлетв. Отсутствие (при использовании разделительных материалов)
Gold Label Отсутствие Отсутствие, удовлетв. (при использовании эталонов с гальванопокрытием, высокая (при использовании эталонов из недрагоценных металлов и серебра) Удовлетв. (при использовании эталонов с гальванопокрытием, неудовл. (при использовании эталонов из недрагоценных металлов и серебра). Отсутствие (без использования разделительных материалов)
White Label Отсутствие То же Удовлет. (режется труднее, чем Gold Label) То же То же
No Shrink Pink Отсутствие (при вулканизации 154oС), высокая (при вулканизации 160oС) То же Удовлетв. Удовлет. (при испльзовании эталонов с гальванопокрытием и вулк. при 154oС), неудовл. (при использовании эталонов из недрагоц. Металлов и серебра и вулк. при 160oС) То же

В результате проведенных лабораторных и опытно-промышленных испытаний резин было установлено:

  1. Все марки исследованных резиновых смесей на основе НК (натурального каучука) имеют высокую адгезию к поверхности эталонов, изготовленных из недрагоценных металлов и серебра и требуют обязательного применение золоченых или родированных мастер-моделей.

  2. Все импортные резины на основе НК имеют низкую стойкость к термоокислительному старению при хранении.

  3. Из испытанных импортных резин на основе НК лучшим комплексом физико-механических и технологических показателей характеризуется резина Gold Label (CASTALDO).

  4. Селиконовые резины (MILLENIUM, FUXIA A-50, LS, MZ) по сравнению с резинами на основе НК и отечественной характеризуются более низкими величинами физико-механических характеристик. Преимуществами данных резин является высокое качество воспроизведение мастер-модели, отсутствие остаточной деформации, а также отсутствие адгезии резин к эталону и отсутствие адгезии воска к поверхности резиновых пресс-форм. К недостаткам этих резин можно отнести высокую адгезию к обойме при многократном изготовлении пресс-форм, невысокий срок службы пресс-форм (ввиду низкого комплекса физико-механических показателей), высокую стоимость.

  5. Отечественная резина по сравнению с испытанными импортными обладает лучшей стойкостью к термоокислительному старению, удовлетворительным комплексом физико-механических характеристик и позволяет получить качественное воспроизведение поверхности эталонов, не имеющих гальванопокрытий. К основным недостаткам отечественной резины следует отнести наличие в отдельных партиях резины инородных включений, ухудшающих качество рабочей поверхности пресс-формы, невыдержанность калибра листов резины по толщине. Указанные недостатки могут быть устранены повышением качества изготовления этих материалов производителями резины.

Витражная эмаль на сплавах серебра Литье в резиновые формы