Результат интеллектуальной деятельности: ИНЕРТНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПРЕСС-ФОРМ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАКЕТНЫХ ЗАРЯДОВ

Техническое решение относится к области прессования изделий сложной формы из взрывчатых составов, а точнее к инертным составам, имитирующим технологические параметры переработки (температуру нагрева и удельное давление прессования) различных взрывчатых составов, а также их физико-механические показатели (среднюю плотность, условный предел прочности при сжатии).

В соответствии с установленными требованиями (ОСТ В 95 2515-87. Система стандартов безопасности труда. Средства технологического обеспечения. Приемка в эксплуатацию) оснастка и пресс-формы для изготовления изделий из взрывчатых составов должны проверяться перед запуском их в серийное производство на инертных материалах, деталях или сборочных единицах из них с обеспечением технологических режимов, регламентированных для прессования изделий из взрывчатых составов.

Известно взрывчатое вещество - тротил, используемое для испытания на прочность и работоспособность вновь изготовленных пресс-форм перед запуском их в серийное производство. Данное вещество применяется как наиболее легко перерабатываемое и наименее чувствительное из всех известных бризантных взрывчатых веществ (Л.В.Дубнов и др. Промышленные взрывчатые вещества. М.: Недра, 1988).

Недостатком его является опасность при операциях прессования и разборки пресс-форм, а также низкая температура переработки, равная +78°С, и низкая величина удельного давления прессования, не превышающая 300 кгс/см², что не обеспечивает проверку пресс-форм при более высоких технологических параметрах: температуре нагрева +130...150°С и удельном давлении 1500...2000 кгс/см².

Известны массы прессовочные фенольные (ГОСТ 5689-73. Массы прессовочные фенольные) на основе фенолформальдегидных смол новолачного типа с древесной мукой и минеральным (органическим) наполнителем, используемые для проверки пресс-форм на прочность и работоспособность с температурой переработки +170...180°С.

Недостатком их является затекание материала в зазоры пресс-формы, при максимальной температуре прессования, а также однократность использования материала, обусловленная необратимым химическим превращением фенопластов при отверждении (свойство реактопластов).

Известен инертный состав для наполнения боеприпасов (см. а. с. СССР №1779684). Данный инертный состав, включающий в себя наполнитель и парафин, с целью улучшения условий труда при приготовлении за счет снижения токсичности и уменьшения пыления, а также улучшения прессуемости, в качестве наполнителя содержит материалы из отсевов дробления осадочных горных пород.

Недостатком его является ограничение по температурным режимам переработки в связи с низкой температурой плавления парафина (менее +100°С), а также недостаточная механическая прочность состава в случае изготовления из него макетных зарядов.

Из известных инертных составов для испытания пресс-форм на прочность и работоспособность и предназначенных для изготовления макетных зарядов наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является состав для получения макетных зарядов, описанный в а.с. РФ №2091358.

Этот состав для получения макетных зарядов включает в себя наполнитель и связующее, которое содержит синтетический каучук, пластификатор, отвердитель, адгезионную добавку и поверхностно-активное вещество, при этом в качестве наполнителя он содержит смесь природного мела с дисперсным алюминием. Данный состав имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: мел природный - 63,0...79,5, алюминий сферический дисперсный - 1...15, полибутадиеновый каучук или полиизопреновый маслонаполненный каучук -10...20, эпоксидная смола - 0,2...1,0, катионат-7 - 0,15...0,4, хиноловый эфир - 0,2...0,5, трансформаторное масло - 0,90...10,71.

Недостатком данного инертного состава для получения макетных зарядов является сложность технологии приготовления в связи со значительным количеством входящих в его состав компонентов, а также однократность использования - после изготовления заряда состав теряет способность к повторной переработке.

Другим недостатком известного состава является токсичность, обусловленная наличием в его составе эпоксидной смолы. Данный состав взят в качестве прототипа.

Задачей предложенного технического решения является разработка химически инертного, нетоксичного, относительно дешевого состава для испытания пресс-форм на прочность и работоспособность и изготовления макетных зарядов с диапазоном температуры нагрева +130...150°С и диапазоном величины удельного давления прессования 1500...2000 кгс/см².

Указанная задача решается за счет использования инертного состава, содержащего наполнитель и связующее, отличающегося тем, что в качестве наполнителя используется мел технический, а в качестве связующего - фторкаучук с красителем, при следующем соотношении компонентов, (мас.%):

Мел технический СТ 27-4177 или ТУ 5743-25745876-95 90

Фторкаучук 9,8

Краситель 0,2

Поставленная задача может быть решена также тем, что в качестве фторкаучука используется сополимер трифторхлорэтилена с винилиденфторидом, а в качестве красителя используется родамин, при этом изготовление данного инертного состава проводят путем смешивания частиц мела технического в растворенном в растворителе фторкаучуке с красителем, с последующей сушкой полученной массы и ее дроблением на гранулы с размерами, аналогичными размерам гранул взрывчатого состава, а для получения раствора фторкаучука используется этилацетат.

В качестве наполнителя для инертного состава использовано доступное и дешевое вещество - мел технический СТ 27-4177 или ТУ 5743-002-25745876-95 (или мел химический ГОСТ 8253-72).

Мел (СаСО₃ - углекислый кальций, кальцинит) представляет из себя осадочную горную породу белого цвета, состоящую из мягкой разновидности известняков. Удельный вес мела составляет 2,61 г/см³, температура плавления +1339°С при давлении 1025 атм.

Сущность метода изготовления предложенного инертного состава для испытания пресс-форм на прочность и работоспособность и изготовления макетных зарядов заключается в покрытии твердых частиц мела фторкаучуковой пленкой путем механического смешения мела технического в растворенном в растворителе фторкаучуке с красителем и последующего удаления растворителя сушкой до полного испарения растворителя.

Процесс изготовления инертного состава включает в себя следующие операции: подготовка компонентов, смешение компонентов, сушка полученной массы инертного состава, измельчение инертного состава до необходимых размеров гранул.

В связи с тем что в поставляемом виде мел может содержать в себе значительное количество влаги - до 6...8% (присутствие которой может привести к неоднородности распределения компонентов в массе инертного состава), а также различных механических примесей (природа которых не известна и которые могут привести к появлению царапин на оформляющих поверхностях пресс-формы в процессе прессования состава), перед смешением мел предварительно необходимо высушить в паровом или электротермостате при температуре +110...120°С в течение 40...60 минут при периодическом перемешивании. После этого мел просеивают через сито 01, 05 или 020 с использованием магнитной сепарации (для удаления металлических частиц).

Для получения раствора фторкаучука (сополимер трифторхлорэтилена и винилиденфторида) с красителем в качестве растворителя взят этилацетат.

Растворение фторкаучука в этилацетате производится при комнатной температуре (+18...25°С) в течение 6...8 часов при периодическом перемешивании или взбалтывании, при этом для придания инертному составу цветового тона, отличающегося от тона натурной детали из взрывчатых составов (с целью обеспечения требований к макетным зарядам), в этилацетат перед растворением добавляют краситель, например, родамин в виде мелкодисперсного порошка.

Смешение компонентов инертного состава производят следующим образом. Необходимое количество раствора фторкаучука с красителем заливают в какую-либо чашу или котел (при ручном смешении) или в емкость механического смесителя (при машинном перемешивании). Затем в раствор засыпают навеску высушенного и просеянного мела, после чего смесь тщательно перемешивают до получения однородной, легко распадающейся тестообразной массы. Для ускорения процесса смешения в рубашку емкости можно пустить теплоноситель с температурой +60...80°С.

Тщательно перемешанную смесь выгружают из емкости в противни слоем толщиной 10...30 мм и сушат в термостате при температуре +90...100°С до полного испарения растворителя (1,5...2 часа). Смесь в процессе сушки необходимо периодически перемешивать. Можно сушить полученную массу при комнатной температуре на полиэтиленовой пленке в течение 6...10 часов.

Высушенную смесь необходимо измельчить в шаровой мельнице или другим способом до получения гранул необходимых размеров, аналогичных размерам гранул взрывчатого состава. Полученную смесь расфасовать в полиэтиленовые мешки для хранения.

Примером конкретного выполнения заявленного инертного состава для испытания пресс-форм на прочность и работоспособность и изготовления макетных зарядов является изготовление инертного состава “фторкаучук с красителем - мел” с соотношением компонентов, (мас.%): 0,2 : 9,8 : 90. Данный инертный состав предназначен для опробования и проверки работоспособности парка пресс-форм серийного производства перед их запуском для изготовления методом горячего прессования изделий сложной формы из взрывчатых составов и изготовления макетных зарядов.

Для изготовления партии инертного состава был взят мел технический СТ 27-4177 в количестве 6 кг. Мел был высушен в термошкафу при температуре +110°С в течение 60 минут и просеян через сито 05.

Растворитель этилацетат в количестве 3 литров заливали в шаровой смеситель и засыпали туда навеску фторкаучука массой 0,544 кг и навеску родамина массой 0,011 кг. Смеситель герметично закрывали и производили растворение навесок фторкаучука и родамина в этилацетате в течение 8 часов.

После окончания процесса смешения полученный раствор фторкаучука и родамина в виде однородной прозрачной вязкой жидкости, заливали в чашу, куда при помешивании засыпали навеску просеянного мела массой 5 кг. Смесь тщательно перемешивали фторопластовой лопаткой в течение 10...15 минут до получения однородной тестообразной массы. Затем эту массу выкладывали слоем толщиной ~20 мм на полиэтиленовую пленку (уложенную в противни) и выдерживали при комнатной температуре (+22°С) в течение 10 часов для удаления паров растворителя.

Высушенную массу измельчали в шаровой мельнице до размеров гранул, аналогичных размерам гранул взрывчатого состава. Полученную смесь - инертный состав расфасовывали в полиэтиленовые мешки.

У приготовленного инертного состава определялись технологические характеристики, которые составляют соответственно величины:

- насыпной вес инертного состава: холодного - 0,852±0,007 г/см³,

горячего (+135°С) - 0,830±0,006 г/см³;

- угол естественного откоса: холодного - 35...37°,

горячего (+135°С) - 37...39°,

Сравнительные характеристики взрывчатых составов и состава, являющегося инертным имитатором основных физико-механических свойств данных составов, приведены в таблице.

Проверку пресс-форм проводили путем прессования детали из инертного состава с обеспечением технологических режимов прессования: температуры нагрева +135±2°С и удельного давления прессования 1500 кгс/см². В процессе прессования инертного состава осуществляется проверка вакуумной системы, проверка сопрягаемости деталей пресс-формы в нагретом состоянии, испытываются прочностные характеристики деталей пресс-формы.

После окончания процесса прессования и извлечения детали из инертного состава из пресс-формы проведена проверка целостности составных частей и образующих поверхностей пресс-формы. При положительном результате проверки пресс-форма была допущена для прессования натурных деталей из взрывчатого состава.

Предложенный инертный состав для испытания пресс-форм на прочность и работоспособность и изготовления макетных зарядов позволяет более эффективно использовать его в области прессования изделий сложной формы из взрывчатых составов.

Выполнение инертного состава описанным выше образом обеспечивает достижение технического результата, который выражается в том, что отсутствует химическое взаимодействие с материалом образующих поверхностей пресс-формы в процессе прессования при высоких температурах (до +150°С) и давлениях (до 2000 кгс/см²) за счет химической инертности компонентов данного состава; отсутствует затекание состава в зазоры пресс-формы в процессе прессования, что обеспечивает необходимую технологичность при разборке пресс-формы после ее охлаждения; отсутствуют остаточные внутренние напряжения и усадка состава после охлаждения детали и обеспечивается достаточная механическая прочность, что позволяет сохранять в дальнейшем исходные геометрические размеры отпрессованной детали и использовать ее в качестве макета заряда; обеспечивается многократность использования состава - до 15 раз при - отсутствии изменения его физико-механических свойств. После измельчения (любым известным способом) отпрессованной детали на гранулы исходного размера можно проводить испытание следующей пресс-формы. Учитывая тот факт, что наполнитель мел является, кроме всего, “мягким” абразивом, использование указанного инертного состава позволяет удалять все имеющиеся на образующих поверхностях пресс-формы мелкие заусенцы и царапины, так как обладает полирующим эффектом.

Предложенный инертный состав является нетоксичным как в процессе его изготовления, так и в условиях переработки, а также относительно дешевым и доступным в изготовлении, в связи с доступностью используемых в нем компонентов.

Вследствие этого становится возможным проводить проверку пресс-форм на прочность и работоспособность перед запуском их в серийное производство в широком диапазоне температуры нагрева (от +130°С до +150°С) и удельного давления прессования (от 1500 кгс/см² до 2000 кгс/см²).

Предложенный инертный состав может применяться в области прессования изделий сложной формы из различных взрывчатых составов и для изготовления макетных зарядов.