Abstract

Abstract

An approach to obtaining high-quality products of two-component polyurethane cold-cast in silicone molds in a vacuum. The sequence of stages produces silicone mold and degassing polyurethane. The results of degassing components of the filling material. The dependence of the viscosity of the degassing time polyurethane.

Full Text

Широкое распространение в мировой практике получили технологии литья в эластичные формы. Особый интерес представляет получение отливок в вакууме из холоднотвердеющих пластмасс. Этот способ является одним из приоритетных направлений в изготовлении пластмассовых прототипов изделий сложной конфигурации с качеством поверхности, как при литье под давлением. Литейную оснастку изготавливают из двухкомпонентных силиконов, которые в точности воспроизводят размеры и фактуру поверхности мастер-модели, а малая склонность к адгезии и упругость этого материала позволяют достаточно просто решить проблему наличия у детали поднутрений. Предварительная дегазация и литье в вакууме позволяют избежать пористости и поверхностных дефектов при получении литейных форм и отливок. Для литья используются двухкомпонентные полиуретаны, которые обладают различными физико-химическими свойствами, соответствующими свойствам основных конструкционных пластиков, таких как полиамид, полиэтилен и т.д. Была собрана установка для получения литейных форм и заливки холоднотвердеющих двухкомпонентных полиуретанов в силиконовые формы в вакууме. На рис. 1 представлена схема установки. Данная установка позволяет исследовать технологию получения отливок и выявить оптимальные условия дегазации и заливки материала в форму. Установка состоит из вакуумной камеры 1, дозирующего устройства с электродвигателем 4, заливочного устройства с электродвигателем 5, перемешивающего устройства с электродвигателем 6, емкостей для компонентов полиуретана 2 и 3, вакуумного насоса 9, пульта управления 10. Рис. 1. Установка для заливки холоднотвердеющих полиуретанов в вакууме Процесс заливки полиуретана в форму в вакуумной установке происходит следующим образом: емкости с компонентами полиуретана 2 и 3 устанавливаются в вакуумную камеру 1. Затем происходит предварительная дегазация компонентов с помощью создания вакуума насосом 9. После дегазации компонентов емкость 2 с компонентом Б переливается в емкость 3 с компонентом А. Компоненты перемешиваются с помощью перемешивающего устройства 6 и заливаются с помощью заливочного устройства 5 через воронку 7 в форму 8. Все операции внутри камеры управляются с помощью пульта 10. Процесс получения формы состоит из нескольких этапов: 1. Все поверхности мастер-модели (прототипа) приводятся в соответствие с требуемыми технологическими размерами и состоянием поверхности. Создается поверхность разъема. 2. На прототипе формируются технологические элементы: литниковая система, которая может состоять из одного или нескольких литников и прибылей (в зависимости от формы и размеров мастер-модели). 3. Изготавливается технологическая емкость для размещения и закрепления прототипа с элементами литниковой системы. 4. Далее происходит подготовка силиконовой массы. Компоненты дозируются по весу (основа и отвердитель), перемешиваются и дегазируются в вакуумной камере 1 (см. рис. 1) в течение 15 мин для того, чтобы избежать возникновения воздушной пористости на формообразующих поверхностях формы. 5. Заливка силикона в подготовленную емкость происходит на воздухе. После заливки технологическая емкость помещается в вакуумную камеру на 30–40 мин для дополнительной дегазации, а затем отверждается на воздухе при комнатной температуре в течение 24 ч. 6. После затвердевания форма открывается и из нее извлекается мастер-модель и элементы литниковой системы. Форма готова к заливке. Главной операцией технологии получения отливок из полиуретана, от которой зависит качество полученных изделий, является подготовка компонентов и заливка материала в форму. Для заливки использовались холоднотвердеющие двухкомпонентные полиуретаны с различными показателями вязкости 75 CPS и 1100 CPS. Компоненты дозируются, емкости с компонентами устанавливаются в заливочное и дозирующее устройство вакуумной камеры 1 (см. рис. 1) и проходят дегазацию. Дегазация компонентов полиуретана производится в несколько этапов: создание вакуума, выдержка вакуума, сброс вакуума. Для эффективности процесса дегазации этапы повторялись три раза. Данная последовательность процесса дегазации позволила подготовить качественную смесь полиуретана для заливки в форму. Результаты экспериментальных исследований по дегазации холоднотвердеющих двухкомпонентных полиуретанов с вязкостью 75 CPS и 1100 CPS приведены на рис. 2. В начале процесса дегазации компонентов полиуретана при величине вакуума –1 кгс/см³ наблюдается активное выделение воздуха из материала, затем интенсивность процесса снижается, и когда выделение пузырьков воздуха прекращается, компоненты готовы для перемешивания и последующей заливки в форму [1]. Приведенные результаты, характеризующие процесс предварительной дегазации компонентов полиуретана, позволяют подобрать режимы заливки, при которых исключается возникновение воздушных пузырей на поверхности и внутри отливки. На установке (см. рис. 1) для заливки холоднотвердеющих двухкомпонентных полиуретанов в вакууме были изготовлены силиконовые формы и отливки корпуса и крышки (рис. 3). Рис. 2. Зависимость времени дегазации от вязкости холоднотвердеющих двухкомпонентных полиуретанов Рис. 3. Изделия, полученные из полиуретана методом заливки в силиконовые формы Были получены изделия с высоким качеством поверхности и точными размерами, соответствующими размерам мастер-модели. Благодаря оптимизации параметров предварительной дегазации на поверхности отливок не было обнаружено воздушной пористости и других дефектов. Литье холоднотвердеющих двухкомпонентных полиуретанов в силиконовые формы в вакууме позволяет получать сложные по конфигурации изделия, точно соответствующие по форме и размерам оригиналу [2]. Заливка материала в вакууме снижает вероятность возникновения дефектов и увеличивает выход годной продукции. Этот метод практически не имеет альтернативы при выпуске единичных экземпляров продукции. Качество конечного продукта не уступает качеству серийных изделий, произведенных по традиционным серийным технологиям.