ЛИТЬЕ ТЕРМОПЛАСТОВ В РЕЗИНОВЫЕ ФОРМЫ

часть 1

Санина В. Д., Михайлов А. М., Клочков В. Я, Катуркин Н. А., Кесарев О. В., Фляте А. Д


Одна из наиболее интересных и сложных проблем, стоящих перед ювелирной промышленностью, — эффективное формообразование. Ювелирная промышленность должна располагать широким и часто сменяемым ассортиментом. В этой связи, а также с наметившейся тенденцией к созданию мелких серий и изделий по индивидуальным заказам проблема формообразования приобретает особую актуальность.

В последние несколько лет в различных отраслях промышленности для получения изделий из термопластичных материалов все чаще стали применять эластичные формообразующие вкладыши, изготовленные из резин на основе термостойких каучуков, которые выдерживают температуру расплава 200-300оС.

В зависимости от используемого полимера применяются резины на основе силоксанового, уретанового, бутилкаучука и акрилатных каучуков. Так, в электронной промышленности широко используются формы с гнездами из резины при прессовании электрических соединительных элементов [1], а ряд фирм запатентовали различные способы формирования изделий из термопластов и устройства для их осуществления [2—6].

Ювелирная промышленность накопила опыт применения эластичных форм, например, для получения восковых моделей для изготовления изделий методом точного литья в резиновые формы. Имеется также опыт литья термопластов в металлические формы, главным образом, при изготовлении упаковочной тары и очень ограниченного ассортимента декоративных вставок простых геометрических форм для изделий из недрагоценных металлов. Ограниченное применение термопластов при литье в металлические формы связано с высокой трудоемкостью изготовления пресс форм, а кроме того, в этом случае невозможно отливать изделие сложной конфигурации. Метод, основанный на применении эластичных вкладышей, свободен от указанных недостатков, однако для принятия окончательного решения о целесообразности его внедрения в ювелирную промышленность необходимо провести: сравнительный анализ основных технико-экономических показателей литья в резиновые и металлические формы. Сделать это позволяет накопленный отечественный и зарубежный опыт.

Оборудование

Метод получения эластичных форм описан как в отечественной, так и в зарубежной литературе [7]. Эластичные формы можно изготавливать на типовом оборудовании, которым оснащены на ювелирных предприятиях участки точного литья по выплавляемым моделям. Применение эластичных форм не требует переделки существующего оборудования. С успехом можно использовать прессы плунжерного и шнек-плунжерного типов.

Размерная точность

Размеры изделий зависят от коэффициента объемного расширения мастер-модели, резины, заливаемого полимера, от давления впрыска расплава и разности температур заливки и стеклования полимера. Кроме того, размеры изделия во многом определяются конструкцией формы. Изготовляемое изделие может быть больше или меньше мастер-модели. Однако учитывая перечисленные факторы, при разработке конструкции формы можно добиться полного соответствия размеров изделия размеру мастер-модели, как показано в таблице.

Таблица 1

Сравнение габаритных размеров модели и изделия

В направлении литья Перпендикулярно направлению литья
модель изделие модель изделие
мм мм % мм мм %
19,2 19,2 0 26,1 27,2 - 4,2
15,0 15,2 - 1,3 22,1 23,3 - 5,4

Стойкость формы

Количество отливок, которые можно получить с одной эластичной формы, составляет 10 тыс. шт. [8]. Это меньше, чем при использовании металлической формы. Однако такой недостаток компенсируется низкой стоимостью резиновой формы и возможностью ее тиражирования по одной мастер-модели.

Производительность труда

К числу серьезных недостатков эластичных форм следует отнести снижение производительное труда при работе с ними по сравнению с металлическими формами. Это связано с низкой теплопроводностью резин. Указанный недостаток можно частично компенсировать как за счет конструкции формы, так и за счет повышения теплопроводности резин. Следует отметить, что низкая теплопроводность резины способствует лучшему формированию изделий, а следовательно, и более четкой передаче тонких декоративных элементов.

Эластичные формы можно использовать для производства изделий сувенирной группы при реализации технологической схемы: мономер -- готовое изделие. Такая технологическая схема осуществляется при изготовлении деталей и изделий из капролона.

В данном случае полимеризацию ε-капролактама проводят непосредственно в эластичной форме. При производстве изделий из полимеров этим способом низкая теплопроводность резины не является недостатком, так как при полимеризации и кристаллизации капролона протекают экзотермические реакции и наилучшее качество отливки получается при наибольшем приближении технологического процесса к адиабатическому процессу.

Благодаря низкой вязкости заливаемого мономера можно заполнять формы любой категории сложности. Различия в величине усадки по разным направлениям не наблюдается.

При изготовлении изделий указанным способом (его еще называют «химическое формирование») появляется возможность введе¬ния в реакционную массу различных наполнителей и красителей. В зависимости от времени введения красителей и интенсивности перемешивания с реакционной массой можно получать изделия с различным декоративным эффектом, включая имитацию природных материалов.

В случае производства изделий из капролона отпадает необходимость применять оборудование для принудительного заполнения формы. Благодаря легкой механической обработке и термической стойкости капролон можно использовать в качестве материала для изготовления мастер-модели с последующим получением эластичной формы для восковой модели.

К числу преимуществ эластичных форм следует отнести:

1. Простота изготовления, облегчающая быстую смену ассортимента. При наличии мастер-модели для получения эластичной формы требуется 1-3 ч.

2. Возможность производства сложных изделий, например с обратным конусом.

3. Снижение веса формы.

4. Возможность получения безоблойных изделий за счет высокой герметизации формы.

Учитывая изложенное, следует сделать вывод о том, что метод литья термопластов можно применять без значительных материальных затрат в ювелирной промышленности как для изготовления цельнолитых изделий и футляров, так и сложных комплектующих элементов для изделий из недрагоценных металлов. Используя данный метод в комбинации с последующей металлизацией, можно резко расширить ассортимент изделий группы украшений и сувенирной. Определенный интерес представляет применение метода при получении унифицированных и модульных элементов для художественного моделирования ювелирных изделий.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент ФРГ № 1913322 В29Р 1/10 от 17.07.73.

2. Патент франции № 2231491 В29С 1/02 от 31.01.75.

3. Reed Walter. I Rubber dies provide «oneday» casting capability «Mach and tool Blul Book», 1974, 69, M 5, p. 92-96.

4. Патент Великобритании № 1393404 В5А от 7.05.75.

5. Патент США № 3891179 кл. 249-134 от 24.06.75.

6. Патент Австрии № 322200 39а 033/01 от 12.05.75.

7. Патент Японии № 49-38698 В29С 1/00 от 19.10.74.

8. Inventor igiving in away lowcost rubber shell moulding. — «Britain Plastics and Rubber», 1976, Dec, 16-17.


ЛИТЬЕ ТЕРМОПЛАСТОВ В РЕЗИНОВЫЕ ФОРМЫ

часть 2

Катуркин Н. А., Кесарев О. В., Клочков В. И.


Один из наиболее прогрессивных методов изготовления изделий группы бижутерии — метод литья легкоплавких сплавов в резиновые формы. Данный метод не освоен отечественной ювелирной промышленностью, однако опыт работы объединения «Яблонец-над-Ниссой» (ЧССР) показывает, что он обеспечивает высокую производительность труда, быструю смену ассортимента и изготовление объемных изделий слож¬ной конфигурации.

Сущность метода заключается в следующем: в термостойкую сырую резину закладывают мастер-модель и проводят вулканизацию. После удаления мастер-модели образовавшаяся полость служит изложницей для заливки расплава.

В сырую резину закладывают до 10 различных мастер-моделей в зависимости от размера. После вулканизации и удаления мастер-моделей производят 10 заливок лекгоплавким сплавом. Затем, обработав изделия, получают 10 одинаковых мастер-моделей, по которым готовят рабочую прессформу для одинаковых изделий. Эту работу выполняют на экспериментальном участке. После отработки режимов заливки и литниковой системы, прессформы передают в производственный цех. Опытный рабочий за один час заливает до 30 прессформ.

Оборудование и вспомогательные материалы поставляет фирма Mario di Maio (Италия). В комплект входят центробежная установка для принудительной заливки сплава, термостойкая резина и легкоплавкие сплавы.

Резина изготовлена на основе силоксанового полимера с использованием аэросила в качестве наполнителя. Элементарный анализ дал следующие результаты: С ~ 21%; H ~ 5%; Si ~40%; N, Cl, S — отсутствуют.

Таблица

Сплавы Содержание, %
Sn Pb Cu Sb As Bi
1 4,2 85,4 - 10,1 0,1 0,1
2 13,8 77,7 - 8,0 0,2 0,2
3 94 - 0,2 5,85 - -
4 5,8 54 0,15 - - -


Вулканизированная резина характеризуется следующими основными физико-механическими показателями:

Прочность при разрыве, кгс/см2 ................................. 80
Относительное удлинение при разрыве, % .............. 160
Остаточное удлинение при разрыве, % ........................ 2
Твердость ТМ-2 ............................................................ 70

В настоящее время в объединении «Яблонец-над-Ниссой» используют итальянское оборудование и отечественные вспомогательные материалы. Состав сплавов 3 и 4 см. в таблице.

Применяемые легкоплавкие сплавы содержат дефицитные металлы, а кроме того, мало декоративны. Для придания товарного вида изделия металлизируют гальваническим методом или в вакууме. Используют и окраску защитными лаками.

Ассортимент применяемых сплавов весьма ограничен, так как рабочая температура заливаемого сплава, как правило, превышает температуру плавления на 50-60oС и не должна быть более 300-320oС.

Температура заливаемого сплава обусловлена термостойкостью резин. Используемые в настоящее время резины не выдерживают однократной заливки сплава при температуре 350oС и выше.

Вопрос о расширении применения указанного метода можно принципиально решить либо путем разработки новых видов сплавов с высокими декоративными свойствами на основе недефицитных материалов, либо путем разработки рецептур резин, стойких к термоокислительному старению при температурах до 450oС, что позволит использовать более тугоплавкие сплавы. По мнению авторов, второй путь более перспективный.



Вспомогательные материалы для литья Метод ликвидации брака по шаровым наплывам