Аннотация

Аннотация

Рассмотрен метод получения высококачественных изделий литьем холоднотвердеющих двухкомпонентных полиуретанов в силиконовые формы в вакууме. Установлена последовательность этапов получения силиконовой формы и вакуумирования полиуретана. Приведены результаты дегазации компонентов заливаемого материала. Представлена зависимость времени дегазации от вязкости холоднотвердеющего двухкомпонентного полиуретана.

Полный текст

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.