7. Модельні комплекти із неметалевих матеріалів

Гіпс і цементит. Дуже гарним матеріалом для виготовлення виливків сугубо одиничних служать гіпс і алібастр для дрібних модельних комплектів, цемент швидкотвердіючих і високоміцних марок для середніх і великих моделей.

Цементні модельні комплекти, зміцнені металевою арматурою, використовують при виготовленні дрібних і середніх серій великих нескладних виливків.

Гіпс і алібастр знайшли широке застосування при виготовленні майстрів-моделей для виробництва чисто пластмасових, деревопластмасових модельних комплектів.

Пінополістирол. В останні роки велике поширення одержує пінополістирол - матеріал, що газифікується розплавленим металом, що забезпечує можливість одержання різних виливків у нероз'ємній формі без витягу модельних комплектів з форм, без формувальних ухилів, з мінімальними припусками на механічну обробку. Пінополістирол використовують як модельний матеріал для одержання виливків по виплавлюваних моделях.

Полістиролові пінопласти ПС - 1, ПС - 2, ПС - 4, одержувані методом пресування, цілком придатні для виготовлення постійних моделей багаторазового використання.

Бісерний полістирол ПСБ у виді гранул, у замкнутих осередках яких міститься пороутворювач (легкоплавкий компонент), застосовують для виготовлення випалюваних моделей або моделей, що розплавляються. При цьому для випалюваних моделей потрібно пінополістирол з об’ємною масою 0,015 - 0,025 г/см ³ , для розчинних - 0,05 - 0,65 г/см ³.

Парафино-стеаринові склади для виплавлюваних моделей бувають різні.

Пластмасові моделі. Застосування пластмас для модельних комплектів знижує трудомісткість виготовлення,дозволяє заощаджувати кольорові метали,скоротити парк верстатного устаткування модельних цехів.

Пластмасові моделі володіють високою корозійною стійкістю, меншою масою і більшою міцністю,чим дерев'яні, до них менше прилипає формувальна суміш.Особливо доцільно застосовувати пластмаси для виготовлення моделей-дублерів замість дерев'яних моделей і стрижневих ящиків, тому що в цьому випадку по одній моделі можна швидко виготовити необхідну кількість моделей-дублерів.

Для виготовлення моделей застосовують різні пласмаси на основі епоксидних, феноформальдегідних, поліефірних смол, акрилатні композиції, поліетилен, поліхлорвініл і т.д. Найбільш широко застосовують пласмаси холодного твердіння на основі епоксидних смол марок ЭД - 5 і ЭД - 6 і акрилатів марок ТШ і АСТ - Т.

Особливості проектування пластмасових моделей. Для зменшення маси моделі і зменшення витрати матеріалу пластмасові моделі роблять порожніми. Невеликі моделі, висотою не більш 30 -50 мм, виготовляють цільними. Товщину стінок моделей визначають у залежності від габаритного розміру і матеріалу, з якого роблять модель. Тонкостінні моделі зміцнюють ребром жорсткості, товщина яких дорівнює товщині тіла моделі. Розташування ребер залежить від довжини і ширини моделі, а відстань між ребрами становить 0,4 від висоти моделі. У місцях сполучення стінок і ребер виконують галтелі і заокруглення радіусом 3 - 5 мм. Моделі з пластмас можуть мати менше, ніж металеві моделі, тому що коефіцієнт тертя суміші об пластмаси менше.

Великі тонкостінні моделі армують дерев'яними, пінопластовими чи металевими елементами.При визначенні розмірів пласмасового модельного оснащення враховують усадку металу виливка й усадку пласмаси при затвердінні. Пластмаси ТШ і АСТ-Т мають об'ємну усадку 0,4 - 0,6 %, а епоксидні компоненти з наповнювачами не мають усадки. Шорсткість поверхні моделей повинна відповідати 6-му класу, а точність 5-4му класу.

Технологічний процес виготовлення моделей із пластмас холодного твердіння, наприклад епоксидних ЭД-5, ЭД-6, включає виготовлення промоделі, форми і самої моделі. Промодель роблять з дерева по 2-3-класу міцності. Розміри промоделі роблять відповідно до креслення пластмасової моделі з урахуванням припусків на обробку різанням, формувальних ухилів і сумарної усадки пластмаси і металу виливка.

Форми для виготовлення пластмасових моделей можуть бути разові і напівпостійні, по яких виготовляють кілька моделей. Разові піщано-глинясті форми використовують для виготовлення великих моделей. Напівпостійні форми одержують із гіпса. Гіпсову форму спочатку сушать на повітрі, а потім у сушильній шафі. Суху форму покривають нітролаком за допомогою пульверизатора або пензлем. Перед заливанням пластмаси поверхню форми покривають розділовою речовиною: солідолом, машинною олією. Для виготовлення моделі готують спеціальну композицію (компаунд) з епоксидної смоли, наповнювача, затверджувача і пластифікатора. Епоксидні смоли дорогі, тому основна маса модельного компаунда складається з наповнювача, у якості якого застосовують металеві порошки і пилоподібний кварц. Наповнювачі додають моделям міцність, твердість, зносостійкість. Для одержання твердої епоксидної пластмаси до складу композиції вводять затверджувач: поліетиленполіамін, гексаметилендіамін і інші речовини. Затверджувач викликає полімеризацію епоксидної смоли, у результаті чого вона має необхідну твердість.

Для надання затверділій епоксидній пластмасі необхідної в'язкості в модельну композицію вводять пластифікатор, найчастіше дибутилфталат. Живучість композиції (час прибування її в досить рухливому для заповнення форми й одержання моделі стані) складає 1 - 3 год., тому її готують безпосередньо перед виготовленням моделі і стрижневих ящиків.

Зразковий склад пластмаси, що заливається, у частинах по масі:

Сполучні – епоксидна смола 100

Пластифікатор – дабутилфталат, олеінова кислота 15

Наповнювач – залізний порошок 200

Затверджувач – поліетиленполіамін 20

Порядок завантаження складових. У смолу вводять пластифікатор і ретельно перемішують, а потім наповнювач (залізний порошок, пісок, пилоподібний кварц) і завверджувач. При перемішуванні суміш нагрівається за рахунок теплоти рекції твердіння до 55^оС.

Готову суміш необхідно заливати у форми через 3 - 5 хв. після приготування, тому що вона швидко густіє. Іноді залиті форми піддають вакуумуванню в спеціальних камерах на протязі 5 - 10 хв для видалення з пластмаси пухирців повітря. Пластмасові моделі застигають на протязі 20 - 24 год.

З метою покращення пластичних властивостей моделі після затвердіння пластмаси піддають термічній обробці. Режим термічної обробки моделей: дрібних і середніх - нагрів від 50 до 100^о С на протязі 4 - 5 год. з подальшим охложденням до кімнатної температури; складних і крупних моделей, а також стрижневих ящиків ­нагрів до 60^оС, витримка протягом 30 - 32 год., потім охолодження до кімнатної температури.

Пластмасові моделі, оброблені по розніманню, кріплять на модельній плиті контрольними штифтами і гвинтами. Поглиблення зачищають, промивають ацетоном і зашпаровують ремонтним складом.

Моделі з епоксидних смол, які токсичні, необхідно виготовляти в окремому приміщенні модельного цеху, добре оснащеному приточно-витяжною вентиляцією.

Максимальне число знімань напівформ із моделей з епоксидних смол при ручному формуванні 2000 і при машинної 30000.

Газифіковані моделі. Виготовлення виливків по газифікуємим моделям - технологічний процес, сутність якого полягає у тім, що модель, одержувана зі спеціальної пористої пластмаси, найчастіше піностіролу, який має малу об'ємну масу (0,02 г/см³), не вилучається з форми перед заливанням, а під дією теплоти металу плавиться, випаровується, газифікується, звільняючи металу порожниу форми. Звичайно модель точно відтворює конфігурації виливка з урахуванням припусків на обробку різанням і усадки, так що порожнини, піднутрення, отвори на виливку виконуються без стрижнів. Це спрощує виготовлення модельного комплекту, у 3 -5 разів скорочує трудомісткість і терміни його виготовлення, виключається необхідність виготовлення стрижневих ящиків, знижує витрату металу. Тому що пінополістиролові моделі, які газофікуються, не вилучаються з форми перед заливанням металу, то форми роблять нероз'ємними, що сприяє підвищенню точності виливків. Пінополістирол - легкий, пористий матеріал, що має щільність близько 20 -25 кг/м³ , температуру плавлення 164^оС і випаровується при 316^оС. Для виготовлення газифікуємих литих моделей застосовують спеціальний піностірол марки ПСБ-Л. Цей матеріал має малу щільність (до 18 - 20 кг/м³ ), підвищену міцність (до 2,5 - 3 кгс/см² при стиску), швидкість випару і газифікації, що сприяє старінню специфічних дефектів у виливках.

Пінополістирол ПСБ-Л добре обробляється на деревообробних верстатах, а також спеціальних верстатах, у яких у якості ріжучого інструмента використовується нагрітий до 200 - 300 ^оС дріт з ніхрому діаметром 0,5 мм. Плити полістирольного пінопласту ПСБ-Л мають розміри від 800 * 900 * 100 * 1000 * 2000 * 200 мм, що дозволяє при виготовленні моделей виключати операції сплачування, вирізки і склейки окремих частин великих моделей і тим самим спростити технологію виготовлення. Піностірол склеюють такими ж клеями, що і деревину. Однак водорозчинні клеї, що висихають, застосовувати небажано, тому що пінополістирол не гігроскопічний, і клей довго не висихає, що приводить до подовження циклу виготовлення моделі або навіть браку виливків по газових раковинах. З пінополістиролу одержують моделі разового використання (модель при заливанні газифікується), тому пінополістиролові газифікуємі моделі використовують в умовах одиничного і длібносерійного виробництва виливків з чавуна, сталі, кольорових сплавів.

Правила техніки безпеки. Епоксидні смоли, а також затверджувачі, що входять до складу пластмас, токсичні і шкідливо діють на шкіру і слизувату оболонку. Тому при роботі з ними необхідно дотримувати визначеного правила техніки безпеки, які полягають у наступному:

1. Працювати необхідно в халаті, гумовому фартусі і гумових рукавичках. Руки повинні бути захищені пастою Селецького чи спеціальними іншими захисними складами. Склад пасти Селецького, %:

• метилцелюлоза - 4,

• гліцерин - 11, 7,

• біла глина - 7,8,

• тальк - 7,8,

• вода - 68,7.

2. Робочі приміщення повинні бути обладнані приточно-витяжною вентиляцією.

3. Готування епоксидних складів і нанесення їх на виріб, а також механічна обробка модельних комплектів, повинні проводиться на робочих місцях, що мають місцеву витяжну вентиляцію.

4. Розважування вихідних матеріалів і їхніх переміщень повинні виповняться в спеціальній шафі з витяжкою.

5. Швидкість руху повітря в робочих зонах місцевих витяжних пристроїв повинна бути 0,7 - 3,0 м/с.

6. Повітря, що видаляється, перед викидом в атмосферу повинні очищатися за допомогою циклонів чи інших очисних пристроїв.

7. У робочому приміщенні зберігати вихідні матеріали забороняється.

8. До роботи з епоксидними смолами допускаються робітники, які пройшли спеціальний медичний огляд, навчання й інструктаж.

Контрольні питання

1. Що розуміється під модельним комплектом? Яке оснащення входить у модельний комплект при ручному і машинному формуванні?

2. Назвіть різновиди моделей, укажіть їхні характерні риси й область застосування кожного типу.

3. Назвіть різновиди модельних плит, укажіть їхні характерні риси й область застосування кожного типу.

4 Назвіть різновиди стержневих ящиків, укажіть їхні характерні риси й область застосування кожного типу.

5 Перелічите елементи допоміжного і контрольного оснащення, укажіть їхнє призначення й область застосування.

6. З яких матеріалів виготовляють елементи модельного оснащення?

ТЕМА: Загальні відомості про формувальні матеріали.

МЕТА:

- дидактична ознайомитись з характеристиками формувальних матеріалів

- виховна розвивати інтерес до майбутньої професії, прививати культуру технічного мовлення і мислення.

1. Класифікація формувальних матеріалів.

2. Вимоги до формувальних матеріалів та сумішей.

3. Формувальні піски: призначення, склад, маркування та вимоги.

4. Сполучні матеріали: призначення, склад, маркування та вимоги.

5. Допоміжні матеріали.

Література: