Технология литья в силиконовые формы – хорошо известная технология производства деталей из полиуретана, которая сама по себе не относится к аддитивным технологиям, но изготавливаемые с помощью 3д-печати мастер-модели нашли здесь свое применение.
В данной статье мы постараемся более подробно описать данную технологию и оборудование, которое необходимо для организации участка мелкосерийного литья в силикон, и какую функцию то или иное оборудование выполняет.
Весь процесс изготовления отливок можно разделить на несколько этапов, для каждого из которых требуется свое оборудование:
- Этап изготовления мастер-модели
Мастер-модель – это прототип будущей отливки, обработанный до необходимого качества, и который будет залит силиконом для изготовления формы. Будущие отливки деталей будут соответствовать мастер-модели, поэтому требуется уделить особое внимание данному этапу.
Модель для последующего использования в качестве мастер-модели можно получить несколькими способами:
- с использованием 3д-печати;
- с использованием классических методов, например, изготовить на чпу-станке или вылепить из художественной глины;
- использовать имеющуюся деталь для изготовления ее серии.
Для изготовления модели с помощью 3д-печати могут использоваться различные технологии: FDM, Polyjet, SLA, SLS и т.д. Самой оптимальной для данной задачи является технология SLA. Она выигрывает по совокупности параметров: большие габариты выращиваемых моделей, высокая скорость выращивания, высокая точность, высокое качество поверхностей, легкая обработка, низкая стоимость. Именно благодаря этим положительным качествам технология SLA прочно закрепилась в качестве основного метода изготовления мастер-моделей. Мы применяем в своей работе и рекомендуем для оснащения участков мелкосерийного литья установку Raplas RPS 450 HD+ и Raplas RPS 700 HD+.
После полученная модель подвергается ручной доработке. Она грунтуется, обрабатывается наждачной бумагой, скотч-брайтом, красится. В итоге получается модель с необходимым качеством поверхности, шагренью, на которую должны походить будущие отливки. Эта модель, готовая к заливке в силикон, называется мастер-моделью.
- Этап изготовления силиконовой формы
Полученная мастер-модель перед заливкой в силикон должна быть подготовлена. Сначала необходимо на модели создать линию разъема формы, т.е. линию, по которой после разрезания силиконового блока будет происходить размыкание частей формы. Создается она обычно цветным скотчем, заклеиваются отверстия и формируется внешняя обводка детали. По данному внешнему краю скотча после застывания силикона будет проводиться разрез, чтобы не повредить мастер-модель, и чтобы после литья был минимальный облой вокруг детали.
Далее на мастер-модель крепят литники, выпоры (отверстия, через которые при заливке будут выходить газы), необходимые крепления для закладных элементов (например, для резьбовых втулок).
Для заливки силикона по форме мастер-модели с некоторым отступом делается опока. Разные специалисты используют наиболее удобные для себя методы изготовления опоки: с использованием картона, фанеры, кубиков лего и т.д.
Мастер-модель покрывается разделительным составом (обычно силиконовый аэрозоль), чтобы после отверждения силикона модель можно было легче извлечь, и вывешивается в опоке. В итоге мастер-модель находится на расстоянии от стенок опоки, закрепленная на литниках и выпорах. Теперь можно подготавливать силикон к заливке.
Мы рассматриваем силикон на платиновой основе, он имеет наименьшую усадку, все дальнейшие процедуры актуальны для него.
Силикон в необходимом количестве перемешивается с отвердителем. Полученную смесь необходимо первично дегазировать, т.е. удалить воздушные пузыри, к
оторые попали при смешивании в силикон. Процедура первичной дегазации силикона может выполняться в вакуумной литьевой машине. Но в случае загруженности участка и при необходимости замешивать большие объемы силикона рекомендуется использовать вакуумный миксер WSS-40. Благодаря встроенной мешалке он позволяет проводить дегазацию быстрее и не задействовать при этом вакуумную камеру. Первичная дегазация длится не более 30 минут.
Далее дегазированным силиконом заливается опока с подвешенной мастер-моделью. Опока с залитым силиконом помещается в вакуумную машину для вторичной дегазации, цель которой удалить остатки воздуха из силикона и поднутрений в модели. После вторичной дегазации форма ставится на стеллаж для затвердевания. В зависимости от окружающей температуры и размера формы затвердевание силикона происходит до 24 часов.
По прошествии необходимого времени опока разбирается, и силиконовая форма разрезается. Для разрезания используют скальпель и разжим, при этом линию разреза делают волнистой, чтобы форма хорошо собиралась. Из разрезанной формы удаляется мастер-модель, остатки скотча, при необходимости прокалываются дополнительные выпоры. Форма покрывается разделительным составом, скрепляется и помещается в печь для нагрева. Большинство полиуретанов заливаются в разогретую до 70 0С форму. Это необходимо для лучшей проливаемости формы и правильной полимеризации материала. Форма готова и можно переходить к следующему этапу.
- Этап изготовления отливок
Данные работы проводятся с использованием вакуумной литьевой машины. Для данных задач хорошо подходят машины HVC (Wings Technology) и KLM. Данн
ые производители оборудования предлагает линейку установок с различными габаритами рабочих камер и дополнительным оборудованием.
Машина вакуумного литья HVC имеет аналоговое управление и комплектуется немецким вакуумным насосом.
Машина вакуумного литья KLM оснащается сенсорным дисплеем с возможностью программирования функций, имеет функцию дифференциального давления.
Первоначально в чаши отмеряются компоненты полиуретана и помещаются в вакуумную литьевую машину для первичной дегазации и удаления примесей. Процедура первичной дегазации в зависимости от объема материала и его типа длится около 15-20 минут. После в вакуумную камеру помещается нагретая силиконовая форма и проводится вторичная дегазация. По прошествии 15-20 минут проводится смешение компонентов и их заливка в силиконовую форму. Форма ставится в термошкаф для полимеризации, обычно проходящей при 70 оС. В зависимости от полиуретана полимеризация занимает 40-60 минут. По прошествии этого времени форма вынимается из термошкафа, раскрывается и отливка достается из формы. Далее силиконовая оснастка снова подготавливается к последующей заливке.
Обычно формы хватает на 20-25 отливок в зависимости от заливаемого материала и сложности отливки. После форма теряет свою эластичность, частично разрушается, отливки из такой формы получаются низкого качества. Исходя из описанного цикла, можно посчитать, что с одной формы в 8-часовую смену можно сделать не более 4 отливок. Для непрерывной работы требуется несколько форм.
- Этап постобработки отливок
На данном этапе на полученных отливках срезаются литники, выпоры, удаляется облой, сверлятся отверстия, выполняется подгонка собираемости. По итогу получается финишная отливка, которую можно использовать для последующих задач.
Технология мелкосерийного литья в силиконовые формы по большей части основана на ручном труде. От опыта специалистов, занятых на участке, зависит вся последующая состоятельность участка. Поэтому необходимо особое внимание уделять подбору специалистов, их обучению и повышению квалификации.
Если перед Вами стоит задача оснащения участка литья в силиконовые формы, обращайтесь к нам: 8 (901) 488-42-18. Мы поможем подобрать и поставим необходимое оборудование, проведем обучение специалистов.
