RU2647543C1 - Method of manufacturing a molding punch - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to the molding process of large-sized, complex profile ceramics from aqueous slurries. Method of manufacturing a molding punch includes applying a plastic material to the metal frame, processing it to the required dimensions and profile, applying a surface layer based on epoxy resin, holding until it dries completely and hardens, processing to the required dimensions and profile. In this case, epoxy resin with a filler introduced therein is used as the plastic material in the form of a mixture of breakage of ceramics of 3–10 mm in size from 30 to 40 wt. %, finely divided ceramic powder up to 1 mm in size or sand in an amount of 30 to 40 wt. % and alcohol from 0.5 to 2 % by weight %.

EFFECT: increase in the service life and decrease in the production time of the molding punches.

1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии формования крупногабаритных, сложнопрофильных керамических изделий из водных шликеров.The invention relates to a technology for forming large-sized, complex-profile ceramic products from aqueous slips.

Одним из основных элементом формовых комплектов для получения крупногабаритных сложнопрофильных керамических изделий методом литья из водных шликеров в пористые формы является формообразующий пуансон (сердечник для формования заготовок либо модель для изготовления пористых форм), обеспечивающий необходимый профиль поверхности формуемого изделия.One of the main element of molding kits for producing large-sized complex-shaped ceramic products by casting from aqueous slips into porous molds is a forming punch (core for molding blanks or a model for manufacturing porous molds), which provides the necessary surface profile of the molded product.

Известен способ изготовления сердечника с рабочей поверхностью, выполненной из материала с низким коэффициентом трения, описанный в патенте РФ №2388595, «Формовой комплект для формования крупногабаритных керамических изделий из водных шликеров», МПК В28В 1/26, В28В 7/34 от 10.05.2010, включающий выкладку пластин, выполненных из материала с низким коэффициентом трения, например фторопласта, на центральный стержень, закрепленный к опорному фланцу, стягивание всей конструкции при помощи носка и дальнейшую обработку поверхности сердечника на станке под внутренний профиль заготовки.A known method of manufacturing a core with a working surface made of a material with a low coefficient of friction, described in RF patent No. 2388595, "Mold kit for forming large-sized ceramic products from water slips", IPC V28V 1/26, V28V 7/34 from 05/10/2010 including laying out plates made of a material with a low coefficient of friction, for example fluoroplastic, on a central rod fixed to a support flange, pulling the entire structure together with a sock and further processing the core surface on the machine internal profile of the workpiece.

Недостатком известного способа является недолговечность работы указанного сердечника ввиду воздействия на материал с низким коэффициентом трения абразивных частиц, содержащихся в водном шликере. Кроме того, со временем происходит частичная деформация пластин (особенно в местах их стыков), что негативно сказывается на качестве отформованных заготовок.The disadvantage of this method is the fragility of the specified core due to the impact on the material with a low coefficient of friction of the abrasive particles contained in the aqueous slip. In addition, over time there is a partial deformation of the plates (especially in the places of their joints), which negatively affects the quality of the formed blanks.

Известен способ изготовления сердечника с легкодеформируемым покрытием (патент РФ №2382696. «Способ изготовления сердечника с легкодеформируемым покрытием». МПК В28В 1/00 от 27.02.2010), включающий нанесение слоя гипса (либо другого пластичного материала) на металлический каркас, обработку гипсового слоя до заданного профиля и размера, его проточку на толщину покрытия, нанесение легкодеформируемого покрытия из заполимеризованного каучукоподобного полимера.A known method of manufacturing a core with an easily deformable coating (RF patent No. 2382696. "A method of manufacturing a core with an easily deformable coating." IPC B28B 1/00 of 02/27/2010), including applying a layer of gypsum (or other plastic material) on a metal frame, processing a gypsum layer to a predetermined profile and size, its groove on the coating thickness, application of an easily deformable coating from a polymerised rubber-like polymer.

К недостаткам указанного способа следует отнести то, что легкодеформируемое покрытие обладает недостаточной прочностью и при любом механическом воздействии легко повреждается, что заставляет производить его ремонт.The disadvantages of this method include the fact that the easily deformable coating has insufficient strength and is easily damaged by any mechanical impact, which forces it to be repaired.

Наиболее близким является способ изготовления сердечника, описанный в патенте РФ №2234482, «Устройство для электрофоретического формования керамических изделий», МПК С04В 33/28, В28В 7/34 от 20.09.2004, включающий нанесение пластичного материала на металлический каркас, его обработку до необходимого профиля, нанесение поверхностного слоя на основе эпоксидной смолы, который после высыхания и затвердения окончательно обрабатывают до необходимых размеров и профиля. Изготовление сердечника по данному способу чрезвычайно просто и дешево, что в условиях мелкосерийного производства с частой сменой номенклатуры выпускаемой продукции является большим преимуществом.The closest is the method of manufacturing the core described in RF patent No. 2234482, "Device for electrophoretic molding of ceramic products", IPC С04В 33/28, В28В 7/34 from 09/20/2004, including applying plastic material to a metal frame, processing it to the required profile, applying a surface layer based on epoxy resin, which, after drying and hardening, is finally processed to the required size and profile. The manufacture of the core by this method is extremely simple and cheap, which in the conditions of small-scale production with frequent changes in the range of products is a big advantage.

К недостаткам известного способа следует отнести то, что, как правило, в качестве пластичного материала используют гипс с последующей его сушкой на воздухе не менее двух суток. Впоследствии на гипс наносится поверхностный слой на основе эпоксидной смолы. При этом при эксплуатации не удается обеспечить полную изоляцию гипса от воздействия влаги, содержащейся в водном шликере, что в результате приводит к насыщению гипса влагой и его постепенному разбуханию и разрушению, следствием чего является коробление сердечника.The disadvantages of this method include the fact that, as a rule, gypsum is used as a plastic material, followed by drying in air for at least two days. Subsequently, a surface layer based on epoxy is applied to the gypsum. However, during operation, it is not possible to completely isolate the gypsum from the effects of moisture contained in the water slurry, which as a result leads to the saturation of gypsum with moisture and its gradual swelling and destruction, resulting in warpage of the core.

Задачей настоящего изобретения является повышение сроков службы и сокращение длительности изготовления формообразующих пуансонов.The objective of the present invention is to increase the service life and reduce the duration of the manufacture of forming punches.

Поставленная задача достигается тем, что предложен способ изготовления формообразующего пуансона, включающий нанесение пластичного материала на металлический каркас, его обработку до необходимых размеров и профиля, нанесение поверхностного слоя на основе эпоксидной смолы, выдержку до его полного высыхания и затвердения, обработку до необходимых размеров и профиля, отличающийся тем, что в качестве пластичного материала используют эпоксидную смолу с введенным в нее наполнителем в виде смеси боя керамики размером 3-10 мм в количестве от 30 до 40 масс. %, мелкодисперсного керамического порошка размером до 1 мм или песка в количестве от 30 до 40 масс. % и спирта от 0,5 до 2 масс. %.The problem is achieved by the fact that the proposed method of manufacturing a forming punch, including applying a plastic material to a metal frame, processing it to the required size and profile, applying a surface layer based on epoxy resin, holding it until it dries and hardens completely, processing to the required size and profile , characterized in that as a plastic material use an epoxy resin with a filler introduced into it in the form of a ceramic battle mixture of 3-10 mm in an amount of 30 up to 40 mass. %, fine ceramic powder up to 1 mm in size or sand in an amount of from 30 to 40 mass. % and alcohol from 0.5 to 2 mass. %

Авторы экспериментально установили, что размер боя керамики меньше 3 мм не позволяет приобрести эпоксидной смоле необходимую твердость пуансона после застывания, а размер боя больше 10 мм не обеспечивает образования однородной смеси после перемешивания.The authors experimentally established that the size of the battle of ceramics less than 3 mm does not allow the epoxy to acquire the necessary hardness of the punch after solidification, and the size of the battle more than 10 mm does not provide the formation of a homogeneous mixture after mixing.

Установлено, что добавление в эпоксидную смолу меньше 30 масс. % боя керамики значительно повышает расход эпоксидной смолы при изготовлении пуансона, а при добавлении более 40 масс. % затрудняет равномерное перемешивание эпоксидной смолы.It is established that the addition to the epoxy resin is less than 30 mass. % battle of ceramics significantly increases the consumption of epoxy in the manufacture of the punch, and when adding more than 40 mass. % makes it difficult to evenly mix the epoxy.

Кроме того, экспериментально установлено, что размер мелкодисперсного керамического порошка больше 1 мм не позволяет приобрести эпоксидной смоле необходимую текучесть для нанесения на металлический каркас пуансона.In addition, it was experimentally established that the size of the finely dispersed ceramic powder greater than 1 mm does not allow the epoxy to acquire the necessary fluidity for applying to the metal frame of the punch.

Установлено, что добавление в эпоксидную смолу меньше 30 масс. % мелкодисперсного керамического порошка не обеспечивает его равномерное распределение между боем керамики, что не позволяет достичь необходимую твердость пуансона, а при добавлении более 40 масс. % эпоксидная смола быстро затвердевает, что не позволяет ее приготавливать в большом количестве.It is established that the addition to the epoxy resin is less than 30 mass. % finely dispersed ceramic powder does not ensure its uniform distribution between the ceramic battle, which does not allow to achieve the required hardness of the punch, and when adding more than 40 mass. % epoxy hardens quickly, which does not allow it to be prepared in large quantities.

Кроме того, экспериментально установлено, что добавление в смесь спирта меньше 0,5 масс. % увеличивает время перемешивания эпоксидной смолы, а при добавлении более 2 масс. % в смеси образуются пузыри воздуха.In addition, it was experimentally established that the addition of alcohol to the mixture is less than 0.5 mass. % increases the mixing time of the epoxy resin, and when adding more than 2 mass. % air bubbles form in the mixture.

Авторы установили, что в отличие от гипса эпоксидная смола с наполнителем в два раза быстрее высыхает и затвердевает после нанесения на металлический каркас, что существенно повышает технологию производства пуансона.The authors found that, unlike gypsum, an epoxy resin with a filler dries twice and hardens after being applied to a metal frame, which significantly increases the technology for producing a punch.

Предложенное техническое решение реализовано при изготовлении крупногабаритного сложнопрофильного пуансона, имеющего диаметр основания 350 мм и высоту 900 мм.The proposed technical solution was implemented in the manufacture of a large complex profile punch having a base diameter of 350 mm and a height of 900 mm.

Формообразующий пуансон изготавливается следующим образом.The forming punch is made as follows.

На металлический каркас пуансона нанесли смесь эпоксидной смолы с введенным в нее наполнителем в виде боя керамики 33 масс. % размером 5 мм, мелкодисперсного керамического порошка 31 масс. % размером 0,5 мм с добавлением спирта 1 масс. %. После полного высыхания смеси эпоксидной смолы произвели обработку пуансона до необходимых размеров и профиля, нанесли поверхностный слой эпоксидной смеси с наполнителем. После полного высыхания эпоксидной смолы произвели его окончательную обработку и полировку до необходимых размеров, профиля и шероховатости.A mixture of epoxy with a filler introduced into it in the form of a ceramic battle of 33 masses was applied to the metal frame of the punch. % 5 mm in size, fine ceramic powder 31 wt. % size 0.5 mm with the addition of alcohol 1 mass. % After complete drying of the epoxy mixture, the punch was processed to the required size and profile, a surface layer of the epoxy mixture with a filler was applied. After complete drying of the epoxy resin, it was finished and polished to the required size, profile and roughness.

С использованием полученного таким образом пуансона была отформована серия заготовок. Полученные результаты приведены в таблице.Using the punch thus obtained, a series of blanks was molded. The results are shown in the table.

Таким образом, заявленное техническое решение позволяет существенно повысить срок службы и сократить длительность изготовления формообразующих пуансонов.Thus, the claimed technical solution can significantly increase the service life and reduce the duration of the manufacture of forming punches.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2388595. «Формовой комплект для формования крупногабаритных керамических изделий из водных шликеров». В28В 1/26, В28В 7/34 от 10.05.2010.1. RF patent No. 2388595. "A mold kit for forming large-sized ceramic products from water slips." В28В 1/26, В28В 7/34 dated 05/10/2010.

2. Патент РФ №2382696. «Способ изготовления сердечника с легкодеформируемым покрытием». МПК В28В 1/00 от 27.02.2010.2. RF patent No. 2382696. "A method of manufacturing a core with an easily deformable coating." IPC В28В 1/00 dated February 27, 2010.

3. Патент РФ №2234482. «Устройство для электрофоретического формования керамических изделий». МПК С04В 33/28, В28В 7/34 от 20.09.2004.3. RF patent No. 2234482. "Device for electrophoretic molding of ceramic products." IPC С04В 33/28, В28В 7/34 dated 09/20/2004.

Claims (1)

Способ изготовления формообразующего пуансона, включающий нанесение пластичного материала на металлический каркас, его обработку до необходимых размеров и профиля, нанесение поверхностного слоя на основе эпоксидной смолы, выдержку до его полного высыхания и затвердения, обработку до необходимых размеров и профиля, отличающийся тем, что в качестве пластичного материала используют эпоксидную смолу с введенным в нее наполнителем в виде смеси боя керамики размером 3-10 мм в количестве от 30 до 40 мас. %, мелкодисперсного керамического порошка размером до 1 мм или песка в количестве от 30 до 40 мас. % и спирта от 0,5 до 2 мас. %.A method of manufacturing a forming punch, including applying a plastic material to a metal frame, processing it to the required dimensions and profile, applying a surface layer based on epoxy resin, holding it until it dries and hardens completely, processing to the required size and profile, characterized in that as plastic material using an epoxy resin with a filler introduced into it in the form of a ceramic battle mixture of 3-10 mm in an amount of from 30 to 40 wt. %, fine ceramic powder up to 1 mm in size or sand in an amount of from 30 to 40 wt. % and alcohol from 0.5 to 2 wt. %