WO2019172796A1 - Формообразующий элемент пресс-формы для термоформования изделий из вспененных термопластичных полимеров и способ его изготовления - Google Patents

Формообразующий элемент пресс-формы для термоформования изделий из вспененных термопластичных полимеров и способ его изготовления Download PDF

Info

Publication number
WO2019172796A1
WO2019172796A1 PCT/RU2018/000133 RU2018000133W WO2019172796A1 WO 2019172796 A1 WO2019172796 A1 WO 2019172796A1 RU 2018000133 W RU2018000133 W RU 2018000133W WO 2019172796 A1 WO2019172796 A1 WO 2019172796A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
filler
mold
melt
cast
thermal cycling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2018/000133
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Максим Львович ЧЕРНЫЙ
Дмитрий Валерьевич ХУСНУЛЛИН
Аркадий Борисович ФИНКЕЛЬШТЕЙН
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to EP18908606.9A priority Critical patent/EP3763841A4/en
Priority to PCT/RU2018/000133 priority patent/WO2019172796A1/ru
Publication of WO2019172796A1 publication Critical patent/WO2019172796A1/ru
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3814—Porous moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/10—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with incorporated venting means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/08—Alloys with open or closed pores
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/08—Alloys with open or closed pores
    • C22C1/081—Casting porous metals into porous preform skeleton without foaming
    • C22C1/082—Casting porous metals into porous preform skeleton without foaming with removal of the preform
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/002—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2103/00—Use of resin-bonded materials as moulding material
    • B29K2103/04—Inorganic materials
    • B29K2103/06—Metal powders, metal carbides or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2009/00—Layered products
    • B29L2009/003—Layered products comprising a metal layer

Definitions

  • the invention relates to the manufacture of forming elements of molds made of porous aluminum obtained by vacuum impregnation of a soluble filler with liquid metal, which can be used in molds for the manufacture of products from foamed thermoplastic polymers.
  • molds of various designs made of various materials are currently used. So, for the manufacture of molded products from foam with external thermal shock, molds are known with the use of forming elements made of solid metal with perforated walls equipped with porous vents (Shulyak V.S. Casting on burned models, St. Russia: Metallurgy, 2007. - p. 61–65 [1].
  • Fiat Teksid porous plastic is also used for the manufacture of mold elements.
  • the working surface of the elements is coated with copper or nickel by the method of electroforming (Shulyak V. S. Casting on burnable models, St. Russia: Metallurgy, 2007. - S. 78-81) [2].
  • molds are known using molding elements from heat-resistant polymer materials with the addition of metal particles (RU 2379151 publ. 20.01 .2010) [3].
  • metal particles RU 2379151 publ. 20.01 .2010
  • Known permeable forming element of the mold for the manufacture of products from foam (W0200601 1878, publ. 02.02.2006) [5].
  • Such an element can be made of porous permeable material, for example, aluminum, titanium, nickel, iron and their alloys by sintering methods, powder metallurgy, SHS synthesis, 3D printing. Through a permeable forming element, steam is supplied to the working cavity of the mold, cooling water and gases are removed from it.
  • the forming element can be made of solid metal, but with vents made of porous permeable material located along its entire working surface, which complicates and increases the cost of the manufacturing process of the element.
  • the objective of the present invention is to reduce the weight of the mold, simplify and cheapen the process of its manufacture.
  • W0200601 1878 does not indicate a method for vacuum impregnation of a soluble filler with a liquid metal, which has several advantages over sintering, powder metallurgy, SHS synthesis, and 3D printing:
  • a feature of the product obtained by vacuum impregnation of a soluble filler with a liquid metal will be an irreversible increase in its size when operating under thermal cycling in the presence of water and water vapor.
  • This effect is associated with the oxidation of the inner surface of aluminum throughout the volume of the product and may cause a mismatch in the sizes of the forming elements of the mold and the sizes of the products made in the mold using such forming elements.
  • the process of removing filler from a composite casting involves dissolving the filler in the rinse-heat-cool mode, the temperature regime of which is similar to the mold operating conditions, namely: heating to 150-200 ° C, cooling to room temperature in water. Accordingly, the operation of removing the filler from the metal-soluble filler composite preform can be used to stabilize the size of the mold element of the mold.
  • Closest to the claimed method of manufacturing the forming elements of the mold is a method of obtaining a porous structure of cast aluminum (US3236706, publ. 02.22.1966, [6], US 3138856, publ. 06/30/1964) [7].
  • This method involves pouring an aluminum melt into a bed of refractory soluble filler under the influence of a certain pressure drop of the melt, followed by crystallization of the melt, machining the resulting casting and dissolving the filler.
  • Porous aluminum obtained in this way is characterized by low density (two times lower than solid aluminum), heat resistance up to 300 ° C, and therefore is preferable for the manufacture of products operating under thermal cycling in the presence of water and water vapor.
  • the mold elements of the present invention are made of porous aluminum obtained by vacuum impregnation of a soluble filler with a liquid metal. This method allows the production of porous aluminum forming element of the mold, as a one-piece product with a working surface of any geometry, bypassing the need for perforation and installation of vent.
  • the structure of the mold element made of porous aluminum obtained in this way has a porosity of 45 ... 65%, which allows steam to pass into the cavity of the mold, cooling water and gases from it.
  • the main advantage of mold-forming elements for molds obtained by vacuum impregnation of a soluble filler with liquid metal is the ability to produce elements with stabilized dimensions, which is realized due to the special processing mode of the casting after its crystallization. Since it was found that with an increase in the number of washing-heating-cooling cycles characteristic of the process of removing filler from the casting, the extension of its size ceases, the resulting metal-filler composite casting is subjected to forced thermal cycling during extraction of the filler in the washing-cycle heating-cooling ”, which is repeated until the filler is completely removed from the casting and its size is stabilized.
  • forced thermal cycling here means that it is not necessary for the actual process of vacuum impregnation of a soluble filler with a liquid metal and subsequent removal of the filler.
  • a new technical result achieved by the claimed invention consists in the ability to obtain mold-forming elements of porous aluminum molds with stable dimensions when operating under thermal cycling in the presence of water and water vapor.
  • FIG. Figure 1 shows a plot of the coefficient of irreversible increase in the size of a workpiece during thermal cycling in the presence of water and water vapor versus the average pore size of porous aluminum
  • figure 2 is a drawing of the manufactured mold matrix, top view, for example 1
  • Fig.3 is a drawing of the manufactured mold matrix, front view, section, for example 1
  • figure 4 is a drawing of the blank of the manufactured mold matrix in the form of a block with machining allowances, front view, section, for example 2.
  • the table shows the dimensions for the mold matrix specified by the drawing, and the dimensions for machining the matrix blank calculated by the formula (1) for example 1.
  • the forming elements of the mold are made as follows. First, a metal-soluble filler composite casting is vacuum impregnated with a liquid metal, and after mechanical processing it is subjected to extraction of the filler with forced thermal cycling in the wash-heat-cool cycle, which is repeated until the filler is completely removed from the machined casting and stabilizes it sizes. Thus, in the process of extraction of the filler, the filler is removed from the machined casting (billet) and at the same time its size is stabilized.
  • the metal-filler casting is subjected to mechanical processing in sizes that take into account their further irreversible increase in the process of thermal cycling in the presence of water and water vapor, the filler is removed from the obtained workpiece in the washing-heating-cooling cycle, which is repeated until the filler is completely removed from the workpiece and stabilize its size.
  • the dimensions of the workpiece are increased to the dimensions specified by the drawing. Accounting for the irreversible increase is carried out using experimental values of the coefficient of irreversible increase in the size of the workpiece obtained for the technological heating temperature in the process of removing the filler (Fig. 1).
  • the metal-filler casting is subjected to preliminary mechanical processing to sizes close to the given ones, taking into account the possible increase in the size of the workpiece during filler extraction.
  • the filler is removed in the wash-heat-cool cycle, which is repeated until the filler is completely removed from the workpiece and its dimensions stabilize, which occurs with the termination of the increase in the size of the workpiece.
  • the final machining of the workpiece is carried out to the sizes specified by the drawing.
  • Example 1 A mold matrix is made with the dimensions specified by the drawing (Fig. 2,3).
  • a composite casting of the metal-filler composition in this example, AK7-NaCb, is obtained from AK7ch aluminum alloy GOST 1583-93, containing 7% silicon and a NaCl filler fraction of 0.14-0.315.
  • After cooling and knocking out of the mold it is machined, after which a workpiece is obtained having dimensions smaller than the matrix sizes specified in the drawing by the value of their irreversible increase under thermal cycling in the presence of water and water vapor. Correction of the size of the workpiece is carried out according to the following formula
  • the cycle "flushing-heating-cooling" is repeated 4-5 times.
  • the dimensions of the mold matrix are monitored.
  • the dimensions of the workpiece that are deliberately reduced at the stage of machining during thermal cycling increase to the dimensions of the fabricated matrix.
  • Example 2 Make the mold matrix with the dimensions specified by the drawing (Fig.2.3). For this, from a AK7ch aluminum alloy GOST 1583-93 containing 7% silicon and a 0.14-0.315 fraction of NaCl filler, a metal-filler composite casting is obtained, in this example AK7-NaCb> in the form of a block with machining allowances 5 mm, (Fig. 4). After cooling and knocking out of the mold, it is subjected to preliminary mechanical treatment to remove surface layer, for which milling remove 2.0 mm from each side of the block. Next, extraction of the NaCl filler from the preform is carried out. For this, the preform is heated in a thermal furnace to 200 ° C for 40 min, maintaining a stable temperature using a relay.
  • the claimed method can be obtained other permeable forming elements of the molds, such as a punch, the plane of the ejector and others.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Изобретение относится к изготовлению формообразующих элементов пресс-форм из пористого алюминия, полученного методом вакуумной пропитки растворимого наполнителя жидким металлом, которые могут быть использованы в пресс-формах для производства изделий из вспененных термопластичных полимеров. Формообразующий элемент выполнен из механически обработанной композитной отливки из пористого алюминия, полученной вакуумной пропиткой расплавом алюминия растворимого наполнителя с последующей кристаллизацией расплава, стабилизированной в размерах принудительным термоциклированием в процессе экстрагирования наполнителя. Способ включает получение композитной отливки состава «металл-наполнитель» вакуумной пропиткой расплавом алюминия растворимого наполнителя с последующей кристаллизацией расплава, которую после механической обработки подвергают принудительному термоциклированию при экстрагировании наполнителя в цикле «промывка-нагрев-охлаждение», при этом цикл повторяют до полного удаления наполнителя из механически обработанной отливки и стабилизации ее размеров. Изобретение позволяет получать формообразующие элементы пресс-форм из пористого алюминия со стабильными размерами при работе в условиях термоциклирования в присутствии воды и водяного пара.

Description

ФОРМООБРАЗУЮЩИЙ ЭЛЕМ ЕНТ ПРЕСС-ФОРМЫ ДЛЯ ТЕРМОФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ
ВСПЕНЕННЫХ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Область техники
Изобретение относится к изготовлению формообразующих элементов пресс-форм из пористого алюминия, полученного методом вакуумной пропитки растворимого наполнителя жидким металлом, которые могут быть использованы в пресс-формах для производства изделий из вспененных термопластичных полимеров.
Предшествующий уровень техники
Для производства фасонных изделий из вспененных пластмасс в настоящее время используются пресс-формы различной конструкции, изготовленные из различных материалов. Так, для изготовления формованных изделий из пенопласта внешним тепловым ударом известны пресс-формы с применением формообразующих элементов из цельного металла с перфорированными стенками, снабженными пористыми вентами (Шуляк В. С. Литье по выжигаемым моделям, г. Санкт-Петербург: Металлургия, 2007. - с.61— 65 [ 1 ] .
Для изготовления формообразующих элементов пресс-форм применяют также пористую пластмассу фирмы Fiat Teksid. В этом случае рабочую поверхность элементов покрывают медью или никелем способом гальванопластики (Шуляк В. С. Литье по выжигаемым моделям, г. Санкт- Петербург : Металлургия, 2007. - с. 78-81 ) [2].
Для получения формованных изделий из пенопласта известны пресс- формы с применением формообразующих элементов из термостойких полимерных материалов с добавлением металлических частиц (RU 2379151 публ.20.01 .2010) [3 ]. Применение полимерных материалов несколько упрощает процесс производства пресс-форм, однако пластмассы обладают очень низкими теплофизическими свойствами и низкими прочностными показателями при повышенных температурах, что снижает долговечность и производительность пресс-форм.
Известны пресс-формы с применением формообразующих элементов, изготовленных из пористого материала METAPOR, который является по своей сути алюминиевым порошком, смешанным с органическим связующим (US 6257866, публ. 10.07.2001 ) [4]. Применение этого композиционного материала позволяет получать качественные изделия из пенопласта, однако по цене материал METAPOR относится к дорогим.
Таким образом, известные пресс-формы с применением вышеописанных формообразующих элементов характеризуются либо низкими теплофизическими свойствами и низкими прочностными показателями в условиях повышенных температур их эксплуатации, либо высокой стоимостью материалов, применяемых для их изготовления.
Известен проницаемый формообразующий элемент пресс-формы для изготовления изделий из пенопластов (W0200601 1878, публ.02.02.2006) [5]. Такой элемент может быть выполнен из пористого проницаемого материала, например, из алюминия, титана, никеля, железа и их сплавов методами спекания, порошковой металлургии, СВС-синтеза, 3D печати. Через проницаемый формообразующий элемент в рабочую полость пресс-формы подают пар, охлаждающую воду и отводят из нее газы. В частном случае формообразующий элемент может быть выполнен из цельного металла, но с вентами из пористого проницаемого материала, расположенными по всей его рабочей поверхности, что усложняет и удорожает процесс изготовления элемента.
Наиболее близким к изобретению является формообразующий элемент, выполненный из пористого алюминия. Однако если формообразующий элемент пресс-формы из пористого алюминия изготавливать, как указано выше, методами спекания, порошковой металлургии, СВС-синтеза, 3D печати, то существенными недостатками этого изделия будут являться:
- высокая стоимость изготовления крупногабаритных формообразующих элементов,
-низкая производительность аддитивных методов производства.
Поэтому задача настоящего изобретения заключается в снижении веса пресс-формы, упрощении и удешевлении процесса ее изготовления.
Среди методов производства элемента пресс-формы из пористого алюминия в заявке W0200601 1878 не указан метод вакуумной пропитки растворимого наполнителя жидким металлом, который по отношению к методам спекания, порошковой металлургии, СВС-синтеза, 3D печати, обладает рядом преимуществ:
- себестоимость серийного производства пористых изделий близка к себестоимости обычного литья в металлическую форму;
- возможность получать заготовки, близкие по форме к конечным изделиям;
- низкая стоимость оснастки по сравнению с методами спекания и порошковой металлургии;
- высокая производительность.
Однако особенностью изделия, полученного вакуумной пропиткой растворимого наполнителя жидким металлом, будет необратимое увеличение его размеров при работе в условиях термоциклирования в присутствии воды и водяного пара. Этот эффект связан с окислением внутренней поверхности алюминия по всему объему изделия и может являться причиной несоответствия размеров формообразующих элементов пресс-формы и размеров изделий, изготавливаемых в пресс-форме с применением таких формообразующих элементов.
Авторами было обнаружено, что формообразующие элементы пресс- формы, изготавливаемые методом вакуумной пропитки растворимого наполнителя жидким металлом, следует предварительно стабилизировать в размерах методом принудительного термоциклирования в процессе экстрагирования наполнителя.
Процесс удаления наполнителя из композитной отливки предусматривает растворение наполнителя в режиме «промывка-нагрев-охлаждение», температурный режим которого подобен условиям работы пресс-формы, а именно: нагрев до 150-200°С, охлаждение до комнатной температуры в воде. Соответственно, операция удаления наполнителя из композитной заготовки «металл-растворимый наполнитель» может быть использована для стабилизации размеров формообразующего элемента пресс-формы.
Наиболее близким к заявляемому способу изготовления формообразующих элементов пресс-формы является способ получения пористой структуры литого алюминия (US3236706, публ.22.02.1966г, [6], US 3138856, публ. 30.06.1964г.) [7]. Данный способ включает заливку расплава алюминия в засыпку огнеупорного растворимого наполнителя под действием определенного перепада давления расплава с последующей кристаллизацией расплава, механической обработкой получившейся отливки и растворением наполнителя. Полученный таким способом пористый алюминий отличается низкой (в два раза ниже цельного алюминия) плотностью, жаропрочностью до 300°С, и потому является предпочтительным для изготовления изделий, работающих в условиях термоциклирования в присутствии воды и водяного пара.
Раскрытие изобретения
В отличие от прототипа, где формообразующие элементы могут быть выполнены из пористого алюминия методами спекания, порошковой металлургии, СВС-синтеза, 3D печати, элементы пресс-формы по настоящему изобретению изготавливаются из пористого алюминия, полученного методом вакуумной пропитки растворимого наполнителя жидким металлом. Этот метод позволяет изготавливать из пористого алюминия формообразующий элемент пресс-формы, как цельное изделие с рабочей поверхностью любой геометрии, минуя необходимость перфорации и установки вент. Структура элемента пресс-формы из пористого алюминия, полученного таким способом, имеет пористость 45...65%, позволяющую пропускать в полость пресс-формы пар, охлаждающую воду и отводить из нее газы. Поэтому преимуществом пресс-форм с формообразующими элементами из пористого алюминия является их малый вес, а также высокая и однородная проницаемость всей формообразующей поверхности пресс- формы. Необходимость применять венты в таких формообразующих элементах отсутствует, что с очевидностью упрощает и удешевляет их изготовление.
Основным преимуществом формообразующих элементов для пресс-форм, получаемых методом вакуумной пропитки растворимого наполнителя жидким металлом, является возможность изготавливать элементы со стабилизированными размерами, которая реализуется за счет особенной режима обработки отливки после ее кристаллизации. Поскольку было выявлено, что с увеличением количества циклов «промывка-нагрев- охлаждение», характерных для процесса удаления наполнителя из отливки, удлинение ее размеров прекращается, то полученную композитную отливку «металл-наполнитель» подвергают принудительному термоциклированию при экстрагировании наполнителя в цикле «промывка-нагрев-охлаждение», которое повторяют до полного удаления наполнителя из отливки и стабилизации ее размеров. Термин «принудительное термоциклирование» здесь означает, что оно не является необходимым для собственно процесса вакуумной пропитки растворимого наполнителя жидким металлом и последующего удаления наполнителя.
Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в возможности получать формообразующие элементы пресс- форм из пористого алюминия со стабильными размерами при работе в условиях термоциклирования в присутствии воды и водяного пара. Краткое описание чертежей
Изобретение иллюстрируется следующим. На фиг. 1 представлен график зависимости коэффициента необратимого увеличения размеров заготовки в процессе термоциклирования в присутствии воды и водяного пара от среднего размера пор пористого алюминия; на фиг.2 - чертеж изготавливаемой матрицы пресс-формы, вид сверху, для примера 1 ; на фиг.З - чертеж изготавливаемой матрицы пресс-формы, вид спереди, разрез, для примера 1 ; на фиг.4 - чертеж заготовки изготавливаемой матрицы пресс- формы в виде блока с припусками на механическую обработку, вид спереди, разрез, для примера 2. В таблице приведены размеры для матрицы пресс- формы, заданные чертежом, и размеры для механической обработки заготовки матрицы, рассчитанные по формуле ( 1 ) для примера 1.
Осуществление изобретения
Формообразующие элементы пресс-формы изготавливают следующим образом. Вначале вакуумной пропиткой растворимого наполнителя жидким металлом производят композитную отливку «металл-растворимый наполнитель», после механической обработки ее подвергают экстрагированию наполнителя с принудительным термоциклированием в цикле «промывка-нагрев-охлаждение», который повторяют до полного удаления наполнителя из механически обработанной отливки и стабилизации ее размеров. Таким образом, в процессе экстрагирования наполнителя происходит удаление наполнителя из механически обработанной отливки (заготовки) и одновременно стабилизация ее размеров.
Получение формообразующего элемента пресс-формы со стабильными размерами возможно по нескольким вариантам, например: а) отливку «металл-наполнитель» подвергают механической обработке по размерам, учитывающим их дальнейшее необратимое увеличение в процессе термоциклирования в присутствии воды и водяного пара, из полученной заготовки удаляют наполнитель в цикле «промывка-нагрев-охлаждение», который повторяют до полного удаления наполнителя из заготовки и стабилизации ее размеров. В результате размеры заготовки увеличиваются до размеров, заданных чертежом. Учет необратимого увеличения проводят с помощью экспериментальных значений коэффициента необратимого увеличения размеров заготовки, полученных для технологической температуры нагрева в процессе удаления наполнителя (фиг. 1).
б) отливку «металл-наполнитель» подвергают предварительной механической обработке до размеров, близких к заданным, с учетом возможного увеличения размеров заготовки в процессе экстрагирования наполнителя. Далее проводят удаление наполнителя в цикле «промывка- нагрев-охлаждение», который повторяют до полного удаления наполнителя из заготовки и стабилизации ее размеров, которая наступает с прекращением увеличения размеров заготовки. После этого проводят финишную механическую обработку заготовки до размеров, заданных чертежом.
Изготовление формообразующих элементов пресс-формы на примере матрицы с применением двух вариантов принудительного термоциклирования, иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1 . Изготавливают матрицу пресс-формы с размерами, заданными чертежом (фиг.2,3). Для этого из алюминиевого сплава АК7ч ГОСТ 1583-93, содержащего 7% кремния и наполнителя NaCl фракции 0,14-0,315 получают композитную отливку состава «металл-наполнитель», в данном примере «AK7-NaCb>. После охлаждения и выбивки из литейной формы производят ее механическую обработку, после которой получают заготовку, имеющую размеры меньше заданных по чертежу размеров матрицы на величину их необратимого увеличения в условиях термоциклирования в присутствии воды и водяного пара. Коррекцию размеров заготовки проводят по следующей формуле
Figure imgf000010_0001
где £„ - размер заготовки с учетом поправки на его необратимое увеличение в условиях термоциклирования в присутствии воды и водяного пара; 4 -- размер матрицы, заданный чертежом; v - коэффициент необратимого увеличения размеров заготовки в условиях термоциклирования в присутствии воды и водяного пара. Значение коэффициента У выбирается по графику (фиг. 1 ) У = 4,6x 10 для среднего размера пор 0,23 мм, соответствующего используемой фракции наполнителя. Размеры для механической обработки заготовки матрицы, рассчитанные по формуле ( 1 ), отражены в таблице. Проводят экстрагирование наполнителя NaCl из заготовки. Для этого заготовку нагревают в термической печи до 200°С в течение 40 мин, поддерживая стабильную температуру с помощью реле. Для равномерности прогрева рабочей камеры воздух в сушильной печи циркулируют вентилятором. Затем заготовку извлекают из печи и сразу охлаждают путём погружения в ванну с водой. В ванне предусмотрена циркуляция воды для обеспечения конвективного режима экстрагирования.
Цикл «промывка-нагрев-охлаждение» повторяют 4-5 раз. По завершении процесса экстрагирования проводят контроль размеров матрицы пресс- формы. Заведомо уменьшенные на этапе механической обработки размеры заготовки при термоциклировании увеличиваются до размеров изготавливаемой матрицы.
Пример 2. Изготавливают матрицу пресс-формы с размерами, заданными чертежом (фиг.2,3). Для этого из алюминиевого сплава АК7ч ГОСТ 1583-93, содержащего 7% кремния и наполнителя NaCl фракции 0,14-0,315 получают композитную отливку состава «металл-наполнитель», в данном примере «AK7-NaCb> в виде блока с припусками на механическую обработку 5 мм, (фиг. 4). После охлаждения и выбивки из литейной формы ее подвергают предварительной механической обработке для удаления поверхностного слоя, для чего фрезерованием удаляют 2,0 мм с каждой стороны блока. Далее проводят экстрагирование наполнителя NaCl из заготовки. Для этого заготовку нагревают в термической печи до 200°С в течение 40 мин, поддерживая стабильную температуру с помощью реле. Для равномерности прогрева садки воздух в сушильной печи циркулируют. Затем заготовку извлекают из печи и сразу охлаждают путём погружения в ванну с водой. В ванне предусмотрена циркуляция воды для обеспечения конвективного режима экстрагирования. Цикл «промывка-нагрев-охлаждение» повторяют до прекращения увеличения размеров заготовки. По завершении процесса экстрагирования проводят финишную механическую обработку. Проводят контроль размеров.
Заявленным способом можно получать другие проницаемые формообразующие элементы пресс-форм, такие как пуансон, плоскость выталкивателя и другие.
Таблица
Figure imgf000011_0001
9
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Формообразующий элемент пресс-формы для термоформования изделий из вспененных термопластичных полимеров, выполненный из пористого алюминия, отличающийся тем, что формообразующий элемент выполнен из механически обработанной композитной отливки из пористого алюминия, полученной вакуумной пропиткой расплавом алюминия растворимого наполнителя с последующей кристаллизацией расплава, стабилизированной в размерах принудительным термоциклированием в процессе экстраги- рования наполнителя.
2. Способ изготовления формообразующего элемента пресс-форм для термического формования изделий из вспененных термопластичных материалов, включающий получение композитной отливки состава «металл- наполнитель» вакуумной пропиткой расплавом алюминия растворимого наполнителя с последующей кристаллизацией расплава, отличающийся тем, что формообразующий элемент пресс-формы изготавливают из композит- ной отливки, которую после механической обработки подвергают принудительному термоциклированию при экстрагировании наполнителя в цикле «промывка-нагрев-охлаждение», при этом цикл повторяют до полного удаления наполнителя из механически обработанной отливки и стабилизации ее размеров.
10
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
PCT/RU2018/000133 2018-03-06 2018-03-06 Формообразующий элемент пресс-формы для термоформования изделий из вспененных термопластичных полимеров и способ его изготовления Ceased WO2019172796A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18908606.9A EP3763841A4 (en) 2018-03-06 2018-03-06 SHAPING ELEMENT OF A PRESSURE MOLD FOR THERMAL FORMATION OF ARTICLES FROM EXPANDED THERMOPLASTIC POLYMERS AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURING
PCT/RU2018/000133 WO2019172796A1 (ru) 2018-03-06 2018-03-06 Формообразующий элемент пресс-формы для термоформования изделий из вспененных термопластичных полимеров и способ его изготовления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2018/000133 WO2019172796A1 (ru) 2018-03-06 2018-03-06 Формообразующий элемент пресс-формы для термоформования изделий из вспененных термопластичных полимеров и способ его изготовления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019172796A1 true WO2019172796A1 (ru) 2019-09-12

Family

ID=67846237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2018/000133 Ceased WO2019172796A1 (ru) 2018-03-06 2018-03-06 Формообразующий элемент пресс-формы для термоформования изделий из вспененных термопластичных полимеров и способ его изготовления

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3763841A4 (ru)
WO (1) WO2019172796A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113732308A (zh) * 2021-08-10 2021-12-03 广东工业大学 3d打印孔隙缺陷的检测修复方法以及检测修复装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3138856A (en) 1961-10-09 1964-06-30 Dow Chemical Co Method of producing clad porous metal articles
US3236706A (en) 1961-11-17 1966-02-22 Dow Chemical Co Method of making porous metallic article
US4314399A (en) * 1976-01-28 1982-02-09 Severinsson Lars M Method of producing moulds
SU1152697A2 (ru) * 1983-07-05 1985-04-30 Уфимский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе Штамп дл гор чего деформировани
US6257866B1 (en) 1996-06-18 2001-07-10 Hy-Tech Forming Systems, Inc. Apparatus for accurately forming plastic sheet
WO2006011878A1 (en) 2004-06-28 2006-02-02 Ex One Corporation Gas permeable molds
RU2379151C2 (ru) 2007-05-16 2010-01-20 Денис Владимирович Сухоруков Способ изготовления пресс-форм для производства газифицируемых моделей

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3138856A (en) 1961-10-09 1964-06-30 Dow Chemical Co Method of producing clad porous metal articles
US3236706A (en) 1961-11-17 1966-02-22 Dow Chemical Co Method of making porous metallic article
US4314399A (en) * 1976-01-28 1982-02-09 Severinsson Lars M Method of producing moulds
SU1152697A2 (ru) * 1983-07-05 1985-04-30 Уфимский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе Штамп дл гор чего деформировани
US6257866B1 (en) 1996-06-18 2001-07-10 Hy-Tech Forming Systems, Inc. Apparatus for accurately forming plastic sheet
WO2006011878A1 (en) 2004-06-28 2006-02-02 Ex One Corporation Gas permeable molds
RU2379151C2 (ru) 2007-05-16 2010-01-20 Денис Владимирович Сухоруков Способ изготовления пресс-форм для производства газифицируемых моделей

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3763841A4
V.S. SHULYAK, CAVITYLESS CASTING, ST.PETERSBURG:METALLURGY, 2007, pages 61 - 65
V.S.SHULYAK, CAVITYLESS CASTING, ST.PETERSBURG: METALLURGY, 2007, pages 78 - 81

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113732308A (zh) * 2021-08-10 2021-12-03 广东工业大学 3d打印孔隙缺陷的检测修复方法以及检测修复装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3763841A4 (en) 2021-10-27
EP3763841A1 (en) 2021-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109759543B (zh) 一种铸铜雕塑铸造生产方法
RU2005107702A (ru) Способ литья и средства для его осуществления
CN104015009B (zh) 一种手机中框、后盖的制备方法
US3407864A (en) Forming hollow cast articles
CN103192051B (zh) 一种超薄壁轻金属合金外壳或框架的制造方法
JPH06154947A (ja) 一体構造の壁厚制御手段付きコアによるインベストメント鋳造法
CN105499566A (zh) 一种实现电子束选区熔化增材制造金属零部件原位热处理的方法
CN103509973B (zh) 一种精密铸造的叶片及其制造方法
KR20170079937A (ko) 3d 프린팅 금형을 활용한 로스트왁스 주조방법
CN108941537A (zh) 一种电子束3d打印特种高温合金的方法
CN109226750A (zh) 用于带阻尼凸台的粉末钛合金叶片预制坯的快速成形方法
CN106232262A (zh) 单晶铸造用模具
CN110181059A (zh) 一种共注射近净成型制超细晶硬质合金刀具坯体的方法
CN103521704B (zh) 一种叶片的铸造方法
JP2017159362A (ja) 熱間等方圧加圧法により第１の金属部品の周囲に形成された第２の金属部品を用いた鋳造
CN103506594B (zh) 一种发动机叶片的精密铸造方法
EP3763841A1 (en) Forming element of a mould for thermoforming articles made from foamed thermoplastic polymers and method for the manufacture thereof
CN107405681A (zh) 用于制造涡轮机部件、坯件以及最终部件的方法
CN109304462A (zh) 一种贵金属纪念币、纪念章的制造工艺
JPH0985389A (ja) 鋳造用多孔質金型材及びその製造方法
CN115354189A (zh) 一种注塑模具、吹塑模具用铜镍铬硅材料及其制备方法
TWI628061B (zh) 具有冷卻水路的快速模具的製作方法
KR101833354B1 (ko) 아노다이징 처리가 가능한 알루미늄 소재를 이용한 금속케이스 제조 방법
RU2338621C2 (ru) Способ изготовления керамических литейных форм и других изделий
KR102699202B1 (ko) 금형의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 최적화된 냉각 채널을 포함한 금형 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18908606

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018908606

Country of ref document: EP

Effective date: 20201006