Форма для центробежного формования изделий из термопластичных полимерных материалов

,СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09 ПИ за) В 29 С 5 0 ЫЙ КОМИТЕТ СССРРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕНПО ДЕЛАМ ЕТЕНИЯ 30 ески омол ог бчатыеКр54-55,атые перНаука и с. 2 СКОМУ СВИДТЕЛЬСТ(54) (57) ФОРМА ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГОФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, расплавляемыхнепосредственно в форме, содержащаяцилиндрический корпус и торцовыекрышки, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью обеспечения формованияизделий типа дисков за один цикл иповышения качества изделий, торцовыекрышки установлены в корпусе подвижно, а на корпусе жестко закрепленышпильки, на обоих концах которыхустановлены пружины для поджатияторцовых крышек.Изобретение относится к устройствам для центробежного формавания изделий типа дисков из термопластичных полнмернь 1 х материалов и может быть использовано в отраслях машино строения, где применяются такие детали большой массы (более 5 кг), выполняемые иэ сплавов цветных метал. лов.Центробежное литье изделий с рас" 10 плавлением сырья термопласта непосредственно в форме и последующим ,центробежным формованием отливок является одним из прогрессивных способов получения из современных ком позиционных полимерных материалов крупных деталей машин, работоспособ" ных при тяжелых условиях нагружения. Этот способ литья не требует сложного уникального технологического обору дования, легко поддается переналадке на различные типо-размеры изделий, масса отливаемых изделий может быть в практических пределах неограниченной, 25Известны Формы для центробежного литья из термопластичных полимерных материалов цилиндрических изделий, содержащие цилиндрический корпус и торцовые крышки. Для получения иэде- ЗО лий типа дисков в такой форме необходимо многократное повторение циклов: наполнение формы гранулированным сырьем термопластичного полимерного материалаРасллавление сырья в Фор 35 ме и центробежное Формование изделия, При втором и последующем циклах в форму закладывают дополнительное количество сырья, в результате чего получают изделие типа диска, т,е. 4 О с относительно малым диаметром внутреннего отверстия. Плотность термопласта в насыпном виде составляет, 50-607 от плотности в монолитном виде 1 .45Недостатками такой формы и соответствующего ей способа многократного заполнения формы сырьем, расплавления его и формования иэделия являются низкие физико-механические свойства термопластичного полимерного материала получаемых иэделий из-за повышенной термической деструкции его, а также низкая производительность литья из-за большой продолжитель ности всего процесса.Наиболее близкой к изобретению является Форма центробежного формования изделий иэ термопластичных полимерных материалов, содержащая цилиндрический корпус и торцовые крышки, В данной форме при изготовлении из.- делий, имеющих большой вес, объем внутренней полости может быть недостаточным для загрузки в нее материала в количестве, необходимом для получения изделия заданного размера. Для этого в Форме предусмотрен, достаточный объем для загрузки материала, который сообщается отверстиями с внутренней полостью: расплавленный материал в процессе формования под действием центробежных сил вытесняется в полость формы, в результате чего обеспечивается получение сплош" ной отливки 2,.Однако в этой форме нельзя получить изделия высокого качества типа дисков и относительно малым диаметром внутреннего отверстия, так как при этом дополнительный объем-карман, образованный у торцовой крышки, имеет малый диаметр и соответственно объем. Это вызывает необходимость многократного повторения циклов эа" полнения формы сырьем термопласта, расплавления сырья и формования изделия, что приводит к снижению качества отливаемых изделий и к снижению производительности литья. Поэтому такие формы не находят применения для отливки дисков.1Цель изобретения - обеспечение формования изделий типа дисков за один цикл и повышение качества изделий.Поставленная цель достигается тем, что в форме, содержащей цилиндрический корпус и торцовые крышки, торцовые крышки установлены в корпусе подвижно, а на корпусе жестко закреплены шпильки, на обоих концах которых установлены пружины для поджатия торцовых крышек.Такое выполнение формы позволяет обеспечить изготовление изделий типа дисков за один цикл. При этом уменьшается и продолжительность термического воздействия на сырье термопла-. ста, тем самым создаются условия для снижения термической деструкции поли" мерного материала, для повьппения его физико-механических характеристик. В процессе расплавления термопласта и сближения торцовых крышек из рабочего пространства формы вытесняется со8530 4ческого корпуса 1Иэ рабочего пространства 5 Формы через соединение по посадочной поверхности 4 вытесняется содержащийся в форме воздух. Затем форму с расплавленным термопластом внутри закрепляют с помощью выступа 8 в патроне центробежного вращателя(или токарного станка), где ей сообщают необходимую скорость вращения в течение времени до требуемого охлаж. дения отливки. После этого форму открывают и извлекают отлитое изделие.П .р и м е р. Используется форма для отливки из полиамида диска упорного подшипника конусной дробилки КЛОДТ, предназначенной для дробления руды.Отливаемый диск имеет следующие размеры: наружный диаметр 0=600 мм, диаметр внутреннего отверстия 0 = = 50 мм, толщина В = 26 мм, масса диска 10,2 кг.В качестве материала диска исполь. зуется стеклонаполненный полиамид ПА 6-210 ДС по ОТС 6-11-498-79 с добав лением 5 Е графита С.Параметры литьевой формы:Диаметр цилиндрическогокорпуса, мм 600Ширина рабочего пространства формы при сборке, ммШирина рабочего пространства после расплавления термопласта, мм26Количество нажимныхпружин, шт 6Усилие нажатия однойпружины, Н .2500В форму закладывают при сборке 10,2 кг гранулированного сырья поли:мида с графитом и закрывают. Пружины Ьажииают на расчетное усилие 2500 Н. Ьлавление проводят в нагревательной печи при 265 С 4,5 ч. Затем форму вращают со скоростью 550 об/мин в течение 40 мин. Отлитую заготовку подвергают термической обработке и отправляют на механическую обработку. 3 111держащийся между гранулами сырья воздух, что способствует повышению плот-ности отливаемых дисков и уменьшениюхимической деструкции расплава поли"мера от окисления кислородом воздуха.На чертеже показана форма, частичный продольный разрез.Форма содержит цилиндрическийкорпус 1, в котором установлены тор Оцовые крышки 2 и 3 с. возможностьюперемещения по посадочной поверхкости 4. Корпус 1 и крышки 2 и 3 образуют рабочее пространство 5 формы,заполняемое сырьем термопласта. На 15корпусе 1 жестко закреплены шпильки(стержни с резьбой) 6 с нажимнымипружинами 7, взаимодействующими .сторцовьпфикрышками 2 и 3. Крышка 2имеет выступ 8 для крепления в устройстве для вращения формы.Процесс отливки изделий в формеведется в следующей последовательности,В рабочее пространство 5 формы 25закладывается навеска сырья термопласта в гранулированном виде. Приэтом торцовые крышки 2 и 3 располо.жены одна от другой на расстоянии В 1,от торцев цилиндрического корпуса 1 З 0на расстоянии Ъ; объем Чт рабочегопространства 5 формы равей:Ч = Чц)- --Ьас3 мон35где Чк 1 - объем отливаемого изделия;с- плотность сырья термопластав насыпном виде;,- плотность термопласта вямонмонолитном виде,50 40Закрытую форму с зажатыми посредством гаек на шпильках 6 до расчетного усилия пружинами 7 помещают в нагревательную камеру, где выдерживают до расплавления термопласта. В 45 процессе расплавления термопласта торцовые крышки 2 и 3 под действием предварительно сжатых пружин 7 пере" мещаются по посадочной поверхности 4 в цилиндрическом корпусе 1 до поло жения границ 9, сближаясь до расстояния В, равного ширине (толщине) отливаемого диска и равного разностиВ = В 1- 2 Ъ,где Ъ - расстояние от.фланца крышки 55 до торцовой поверхности корпуса.При этом торцовые крышки 2 и 3 подходят вплотную к торцам цилиндриОтлитые диски не имеют литьевых пороков: усадочных раковин, трещин, искривлений поверхности. Испытания образцов, вырезанных из отливок, покаэывайт, что физико-механические свойства материала отливок не отличаются от показателей их, регламен.тированных ОСТом (бб = 190 МПа;а 40 Н.мм/мм 4В1118530 Диск Показатели предлагаемыйЭВ серийный Размеры заготовкиЭХО ХВ ммн 6 600 х 40 х 26 610 Х 40 Х 55 136,6 Масса заготовки, кгСрок службы, мес,. 10,2. 10-14 22-26 Стоимость ремонта узлаЗаказ 7342/12 Тираж 639 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент" г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Использование предлагаемой формыобеспечивает получение изделий типадисков с высоким качеством термопластичного полимерного материала, Одновременно, благодаря исключению повторных Циклов расплавления и формований.с применением формы предлагаемойконструкции, повышается и производительность литья.Форма дает возможность изготовлятьиз композиционных термопластичныхполимерных материалов, имеющих .в своем составе различные наполнители(в примере . - стекловолокно и графит),работоспособные тяжелонагруженныеответственийе детали крупных машин,которые изготовляются только из дорогостоящих сплавов цветных металлов(бронз и латуней),В таблице сравниваются расчетныеданные (по Соколовско-СарбайскомуГОКу) по дискам упорных подшипниковконусных дробилок ИЩТ. В качестве базового объекта принятысерийные диски завода-изготовителя из бронзы МцС 5-21. С ними сравниваются новые диски, изготовляемые впредложенной форме - из полиамидаПА 6-210 ДС с 52 графита.5 Как видно из таблицы, предлагаемыедиски из полиамида по сравнению ссерийными из бронзы имеют значительноменьшие размеры и массу заготовок,в 1,57-2,6 раза больший срок службы, 1 Ов 1,81 раза меньшую стоимость ремонта. Срок службы дисков для серийнойконструкции принят фактический поданным эксплуатации, для новых пластмассовых - на основе показателейработоспособности подшипниковых де"талей из такого же полимерного материала при аналогичных условиях нагружения.Изобретнние целесообразно исполь-: 2 О зовать на предприятиях тяжелого машиностроения и на предприятиях, гдеэксплуатируются и ремонтируются крупные машины, имеющие в своей конструкции упорные подшипники в виде дисков 25 дробилки, экскаваторы и т.п.).