Результат интеллектуальной деятельности: Способ изготовления изделий из эпоксидно-керамического материала

Изобретение относится к технологии изготовления крупногабаритных сердечников для формования керамических заготовок (либо модели для изготовления пористых форм) из эпоксидно-керамического материала.

Известен способ изготовления изделий из эпоксидно-керамического материала (патент РФ № 2651731 Способ изготовления формообразующего пуансона. МПК B28B 7/34 от 23.04.18), включающий нанесение на металлический каркас изделия слоя гипса (либо другого пластичного материала), обработку гипса до необходимого профиля, нанесение на гипс поверхностного слоя эпоксидной смолы с введенным в нее наполнителем в виде мелкодисперсного керамического порошка от 30 до 70 мас.% с добавлением спирта 0,5 до 3,0 мас.%, который после полного высыхания обрабатывают на токарном станке методом шлифования алмазным кругом до необходимого профиля и габаритов, после окончания обработки поверхность изделия полируют с помощью алмазной шкурки до получения необходимой шероховатости.

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 наполнителем из керамического порошка с добавлением спирта. 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 изделия.

Наиболее близким является способ изготовления изделий из эпоксидно-керамического материала (патент РФ № 2647543 Способ изготовления формообразующего пуансона. МПК B28B 7/34 от 16.03.18), включающий нанесение на металлический каркас изделия внутреннего слоя эпоксидной смолы 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.% с добавлением спирта от 0,5 до 2 мас.%, который после полного высыхания обрабатывают до необходимого размера и профиля.

К недостаткам известного способа следует отнести то, что добавление в эпоксидную смолу наполнителя в виде боя керамики и керамического порошка приводит к значительному снижению адгезии между смесью эпоксидной смолы и металлическим каркасом изделия, что зачастую приводит к отслоению смеси эпоксидной смолы от каркаса после ее высыхания. Также после нанесения внутреннего слоя смеси эпоксидной смолы толщиной больше 35 мм на крупногабаритное изделие происходит процесс полимеризации смолы, который сопровождается интенсивным ее саморазогреванием с выделением тепла и появления внутренних напряжений, что, в свою очередь, сопровождается образованием сквозных трещин на поверхности изделия после затвердевания смеси. Данные отрицательные результаты наблюдаются тем больше, чем больше габариты изготовляемого изделия.

Задачей настоящего изобретения является снижение брака при изготовлении крупногабаритных изделий из эпоксидно-керамического материала.

Поставленная задача достигается тем, что предложен:

1. Способ изготовления изделий из эпоксидно-керамического материала, включающий нанесение на металлический каркас изделия внутреннего слоя эпоксидной смолы 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.% с добавлением спирта от 0,5 до 2 мас.%, который после полного высыхания обрабатывают до необходимого размера и профиля, отличающийся тем, что перед нанесением внутреннего слоя смеси эпоксидной смолы на металлический каркас изделия наносят слой адгезионной грунтовки толщиной 1-4 мм, а внутренний слой смеси эпоксидной смолы наносят не менее чем в два слоя с промежуточной обработкой каждого слоя на токарном станке, при этом толщина наносимых слоев составляет 25-35 мм.

Авторы экспериментально установили, что нанесение адгезионной грунтовки на металлический каркас изделия значительно повышает адгезию смеси эпоксидной смолы с металлическим каркасом изделия.

Экспериментально установлено, что толщина наносимого слоя адгезионной грунтовки меньше 1 мм приведет к недостаточному повышению адгезии между металлическим каркасом изделия и смесью эпоксидной смолы, а размер наносимого слоя больше 4 мм приведет к неоправданному расходу адгезионной грунтовки.

Установлено, что толщина наносимого внутреннего слоя смеси эпоксидной смолы меньше 25 мм приведет к значительному увеличению длительности изготовления изделия, а толщина слоя наносимого слоя больше 35 мм приведет к образованию трещин в изделии после затвердевания смеси.

Установлено, что после обработки каждого слоя смеси эпоксидной смолы на токарном станке образуется необходимая шершавость поверхности изделия, что значительно повышает сцепление первого, второго и последующих слоев смеси эпоксидной смолы после нанесения на изделие.

Реализация предложенного способа представлена на следующих примерах.

Пример 1. На партию металлических каркасов изделий, имеющих диаметр основания 310 мм и высоту 960 мм, наносят внутренний слой смеси эпоксидной смолы с введенным в нее наполнителем в виде смеси боя керамики, керамического порошка с добавлением спирта. При этом толщина наносимого слоя составила 62 мм. После полного высыхания смеси эпоксидной смолы, производят его обработку до необходимых размеров и профиля. Исследование изготовленных изделий показало, что у 75% изделий присутствуют дефекты в виде трещин и отслоения смеси эпоксидной смолы от металлического каркаса изделия.

Пример 2. На партию, описанную в примере 1, наносят внутренний слой смеси эпоксидной смолы аналогичного состава и толщины. Только перед нанесением смеси на пуансон наносят слой адгезионной грунтовки, например бетоноконтакта или Otex, при этом толщина наносимого слоя составила 2,7 мм, а внутренний слой смеси эпоксидной смолы наносят два слоя с промежуточной обработкой каждого слоя алмазным кругом на токарном станке, при этом толщина наносимых слоев составила 28 и 34 мм соответственно. Исследование изготовленных изделий показало, что у всех изготовленных изделий отсутствуют описанные выше дефекты.

Пример 3. На партию, описанную в примере 2, наносят внутренний слой смеси эпоксидной смолы аналогичного состава и толщины. Только толщина наносимого слоя адгезионной грунтовки составила 3,5 мм, а толщина наносимых слоев смеси эпоксидной смолы составила 32 и 30 мм соответственно. Исследование изготовленных изделий показало, что у всех изготовленных изделий также отсутствуют описанные выше дефекты.

Анализ приведенных выше примеров показал, что применение предложенного способа позволяет существенно сократить брак при изготовлении крупногабаритных изделий из эпоксидно-керамического материала.