Исследование и разработка технологии изготовления полимерной оснастки для единичного и мелкосерийного производства отливок по газифицируемым моделям

• Автор: Сухоруков, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Основные достижения и направления развития технологии литья по газифицируемым моделям
1.1. Состояние вопроса в области производства газифицируемых моделей
1.2. Технологические особенности получения газифицируемых моделей
1.3. Способы изготовления оснастки для производства газифицируемых моделей
1.3.1. Особенности конструкции и основные требования к материалу оснастки
1.3.2. Характеристика материалов и способов изготовления оснастки
2. Разработка состава композиционного полимерного материала и технологии изготовления оснастки для изготовления газифицируемых моделей
2.1. Разработка полимерного материала с заданными свойствами
2.1.1. Выбор основы полимерного материала оснастки
2.1.2. Выбор наполнителей
2.2. Разработка технологии изготовления оснастки
Выводы
3. Исследование основных свойств полимерного композиционного материала для изготовления элементов оснастки
3.1. Исследование теплофизических свойств полимерных композиционных материалов
3.1.1. Методика исследований, обработка и анализ достоверности результатов исследований
3.1.2. Определение теплофизических свойств полимерных композиционных материалов с различными наполнителями
3.2. Исследование влияния состава полимерного материала оснастки на качество получаемых моделей
3.2.1. Методика оценки состояния поверхности газифицируемых моделей
3.2.2. Исследование состояния поверхности газифицируемых моделей, полученных в оснастке из полимерных композиционных материалов
3.3. Выбор наполнителей и технологических параметров изготовления газифицируемых моделей
3.4. Оптимизация количества наполнителей в композиционных полимерных материалах и режимов изготовления моделей методом планирования эксперимента
Выводы
4. Исследование свойств полимерного композиционного материала оснастки для получения газифицируемых моделей
4.1. Методики исследований
4.2. Исследования технологических и эксплуатационных свойств
полимерных композиционных материалов
4.3. Анализ полученных результатов
5. Опытно-промышленные испытания композиционной полимерной оснастки
5.1. Методика исследований
5.2. Результаты исследований и анализ полученных результатов
Основные результаты и выводы по работе
Список литературы
Приложения

Введение
Повышение эффективности литейного производства, снижение трудоёмкости и материальных затрат при изготовлении отливок в условиях всевозрастающих требований к качеству литья является важной научно-технической задачей. В связи с этим, возрастает интерес к использованию прогрессивных методов получения отливок.
Одной из перспективных и наиболее активно развивающихся в настоящее время в России является технология литья по газифицируемым моделям. Она успешно применяется при серийном и массовом производстве отливок любой категории сложности из всех типов сплавов в неразъемные разовые песчаные формы и поэтому является наиболее экономичной. Причем, максимальный эффект от ее применения достигается при изготовлении отливок со сложной разветвленной поверхностью, многочисленными глубокими поднутрениями и обратными уклонами при отсутствии явно выраженной поверхности разъёма. Однако, использование указанной технологии для данной категории литья в единичном и мелкосерийном производстве отливок производственно-технического и культурно-бытового назначения существенно ограничено в связи с высокой трудоёмкостью и, следовательно, высокой стоимостью изготовления оснастки. Указанное обстоятельство является существенным недостатком технологии литья по газифицируемым моделям, поскольку оно, во-первых, ограничивает возможности её применения на предприятиях единичного и мелкосерийного производства отливок, а во-вторых, значительно затрудняет процесс подготовки производства при освоении новых конструкций литых изделий.
Перспективным направлением в расширении объёмов применения литья по газифицируемым моделям в условиях единичного и мелкосерийного производства отливок является внедрение новых прогрессивных технологий изготовления оснастки из полимерных композиционных материалов с заданными теплофизическими характеристиками. Решение проблемы по

того, вызывает сомнения износостойкость покрытия и обеспечение достаточной вентиляции полости пресс-формы «сквозь» металлизированный слой.
При применении метода ТВЧ пресс-формы изготавливают из материалов-диэлектриков с низким значением тангенса угла диэлектрических потерь, но с теплостойкостью выше температуры вспенивания полистирола. В качестве таких материалов применяют пластики на основе полипропилена, эпоксидных и полиэфирных смол [2]. Однако, использование данного метода сопряжено с применением дорогостоящего оборудования, повышенной вредностью производства, а также сложностью их монтажа с исключением металлических крепежных элементов.
Таким образом, в настоящее время, преимущественное применение для изготовления оснастки имеют сплавы на основе алюминия и железа, обладающие хорошей теплопроводностью и достаточной прочностью. Однако, технологическая сложность и высокая стоимость изготовления пресс-формы делают применение данных материалов для единичного и мелкосерийного производства крайне не эффективным. Среди представленных материалов наиболее перспективным является использование пластмассовой (полимерной) оснастки взамен металлической. Однако, теплофизические и эксплуатационные свойства пластмасс часто уступают металлам, наиболее эффективным будет сочетание полимерной матрицы и металлических добавок.
Формообразующие детали и элементы оснастки для изготовления газифицируемых моделей получают следующими способами [2,53]:
- механической обработкой металлических или неметаллических материалов;
- обработкой давлением металлических или порошковых материалов;
- литьём и последующей доводкой металлических сплавов или синтетических смол;