Результат интеллектуальной деятельности: Формовой комплект для формования сложнопрофильных керамических заготовок

Изобретение относится к технологии формования крупногабаритных сложнопрофильных керамических изделий из водных шликеров типа заготовок головных антенных обтекателей ракет.

Известно устройство для литья полых керамических изделий, которое согласно авторскому свидетельству СССР №1570900, МКИ В28В 1/26 содержит влагопоглощающую форму (матрицу), сердечник в виде эластичной оболочки, механизм для деформирования эластичной оболочки и обеспечения подпитки.

К недостаткам известного устройства относится то, что сердечник, выполненный в виде эластичной оболочки, не является элементом конструкции, формирующим внутренний контур изготавливаемого изделия. В этом случае получение изделий с одинаковой толщиной стенки во всех сечениях основывается на предположении, что набор толщины стенки изделия идет равномерно по всей поверхности, что не соответствует действительности, так как в процессе формирования стенки изделия участвует целый ряд факторов (гравитационное осаждение частиц, содержащихся в шликере, профиль формуемого изделия), которые приводят к постепенному заполнению полости формы твердым осадком от нижней ее части к верхней. При этом отсос влаги формой из набранного черепка продолжается и дальше, в результате чего происходит подсушивание набранной заготовки изделия, сопровождаемое ее усадкой на сердечник, что часто приводит к ее разрушению.

Известно устройство для формования керамических изделий из водных шликеров (патент на изобретение РФ №2191688, МПК В28В 1/26, 2002 г.), включающее водопоглощающую матрицу, сердечник, узлы для их взаимной соосной установки и подпитки, наружная поверхность сердечника имеет покрытие, выполненное из легкодеформируемого гидрофобного материала, компенсирующего усадочные напряжения изделия по мере подсушки в форме при формовании. Покрытие может быть съемным или стационарным. Названная совокупность признаков устройства позволяет обеспечить получение из водных шликеров качественных изделий с заданным внутренним контуром.

Недостатком данного формового комплекта является то, что при его сборке (разборке), а именно на операции опускания (извлечения) сердечника в полость водопоглощающей матрицы, часто происходит зацепление поверхности сердечника за металлические части матрицы, что приводит к разрушению покрытия сердечника, выполненного из легкодеформируемого гидрофобного материала и имеющего низкие прочностные свойства. При этом чем ближе профиль сердечника приближается к цилиндру (конусу с углом раскрыва 1-3°), тем больше вероятность повреждения покрытия. В случае же использования сердечника из твердого материала не исключается вероятность повреждения хрупкой керамической заготовки.

Наиболее близким техническим решением является формовой комплект для формования сложнопрофильных керамических заготовок (патент на изобретение РФ №2378109, МПК В28В 1/26, 2006 г.), содержащий водопоглощающую матрицу, сердечник, узлы для их взаимной соосной установки и подпитки, не менее трех равномерно расположенных по окружности узлов фиксации положения сердечника, каждый из которых состоит из направляющей втулки, расположенной на фланце сердечника, и фиксирующего штока, расположенного на фланце формы, при этом шток выполняют длиной не менее одной трети длины сердечника.

Недостатком известного технического решения является то, что в процессе эксплуатации штоков со временем возникает их естественный перекос (неперпендикулярность относительно фланца матрицы) вследствие постоянного механического контакта с втулками, и при установке сердечника в полость влагопоглощающей матрицы направляющие втулки не могут свободно войти в фиксирующие штоки одинаковой длины, что в итоге увеличивает трудоемкость операции сборки на 20%.

Задачей настоящего изобретения является снижение трудоемкости при сборке формового комплекта.

Поставленная задача решается тем, что предложен формовой комплект для формования сложнопрофильных керамических заготовок, содержащий водопоглощающую матрицу, сердечник, узлы для их взаимной соосной установки и подпитки, узлы фиксации положения сердечника, каждый из которых состоит из направляющей втулки, расположенной на фланце сердечника, и фиксирующего штока, расположенного на фланце матрицы, при этом шток выполняют длиной не менее одной трети длины сердечника, отличающийся тем, что узлы фиксации расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях по два в каждой плоскости, при этом длина двух фиксирующих узлов, расположенных в одной плоскости, короче на 20-50 мм, чем два узла, находящиеся в другой плоскости.

Заявленное расположение узлов фиксации во взаимно перпендикулярных плоскостях в формовом комплекте обеспечит решение поставленной задачи.

Авторы установили, что использование двух узлов фиксации длиной не менее одной трети длины сердечника, расположенных в одной плоскости, и двух узлов длиной на 20-50 мм меньше, находящихся в другой плоскости, позволяет при опускании сердечника в водопоглощающую матрицу втулкам легко скользить сначала по двум взаимно противоположным штокам в заданном направлении, соблюдая зазор между сердечником и формой, а потом свободно войти в два других штока за счет того, что первые два штока зафиксировали необходимое направление сердечника, что в итоге позволило существенно упростить сборку формового комплекта.

Кроме того, экспериментально установлено, что при опускании сердечника в полость матрицы толщина фланца сердечника не позволит направляющим втулкам свободно войти в первые два штока, когда разница в длине штоков составляет меньше 20 мм, а разница в длине больше 50 мм приведет к биению сердечника и, как следствие, зацеплению его поверхности за металлические части матрицы и повреждению покрытия.

На чертеже изображен общий вид заявленного формового комплекта для формования сложнопрофильных керамических заготовок.

Конструкция формового комплекта включает сердечник 1, водопоглощающую матрицу 2, узлы фиксации положения сердечника, состоящие из направляющих втулок 3 и фиксирующих штоков 4, 5, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях на фланце сердечника и матрицы соответственно, узлы для взаимной соосной установки сердечника и матрицы 6 и узлы подпитки 7.

Формовой комплект работает следующим образом. При сборке формового комплекта сердечник 1, на фланце которого четыре направляющие втулки 3, опускается в полость водопоглощающей матрицы 2 таким образом, чтобы расположенные на ее фланце фиксирующие штоки 4, 5 входили в направляющие втулки 3. При опускании сердечника в форму втулки начинают скользить сначала по двум взаимно противоположным штокам 5 в заданном направлении, соблюдая зазор между сердечником и формой, а потом свободно входят в два других штока 4 за счет того, что первые два штока зафиксировали необходимое направление сердечника.

После чего сердечник и матрицу фиксируют с помощью узлов сосной установки 5 в зазор, образованный сердечником 1 и влагопоглощающей матрицей 2, через узлы подпитки 7 подается шликер. После окончания набора заготовки сердечник 1 извлекаются из матрицы 2, при этом извлечение также происходит в заданном узлами фиксации положения сердечника направлении.

В формовом комплекте, выполненном по предложенному техническому решению, была отформована серия заготовок, в каждом случае было отмечено снижение трудоемкости операции сборки формового комплекта в среднем на 15-20%.

Предложенное техническое решение позволит существенно повысить производительность сборки формового комплекта при формовании сложнопрофильных керамических заготовок.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1570900, МКИ В28В 1/26.

2. Патент на изобретение РФ №2191688, МПК В28В 1/26, 2002 г.

3. Патент на изобретение РФ №2378109, МПК В28В 1/26, 2006 г.