Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
В настоящее время применение технологий 3D-печати в литейном производстве позволяют существенно сократить сроки получения литого изделия, снизить затраты на изготовление оснастки и т.д. Наиболее целесообразно использовать такой подход при получении литых изделий малых серий литьем по выплавляемым моделям [1, 2].
С учетом особенностей получения восковых моделей будущих отливок к пресс-формам предъявляется ряд специфических требований: обеспечение прочности частей формы, а также высокой точности и малой шероховатости модели; минимальное число разъемов и надежность их соединения; обеспечение свободного выхода воздуха из полости пресс-формы в момент заполнения ее модельным составом, а также легкость извлечения моделей без их коробления и разрушения [3, 4].
В Центре литейных технологий СамГТУ с применением 3D-печати разработали технологию изготовления пресс-форм для получения восковых моделей отливок мелкосерийного производства. Конструкции отливок-представителей имели ряд характерных особенностей: малые габаритные размеры — от 5 до 64 мм; различную конфигурацию — от пластин до тел вращения сложного сечения. На основе анализа конструктивных особенностей отливок-представителей и требуемого количества моделей по каждой позиции (от 11 до 75 шт.) для изготовления пресс-форм была выбрана технология SLA-печати (стереолитография). Реализацию указанной технологии осуществляли на стереолитографическом принтере Wanhao Duplicator 7, основные технические характеристики которого обеспечивают получение пресс-форм требуемых габаритов, точность и шероховатость в соответствии с требованиями технического задания в сочетании с оптимальной скоростью печати.
Для печати использовали фотополимерную смолу марки Industrial Blend. Промышленный фотополимер Industrial Blend характеризуется повышенной прочностью, способностью сохранять физические свойства в диапазоне температур от –45 °С до +225 °С. Твердость полимера Industrial Blend по Шору составляет 75 по шкале D. Вязкость 95 mPas. Еще одним важным фактором для выбора указанного фотополимера является его малая объемная усадка (до 0,5 %) по сравнению с большинством имеющихся аналогов (до 3,5 %).
Для получения восковых моделей использовали ненаполненный модельный состав марки Remet GTR, характеризующийся средней температурой плавления 60–70 °С, что позволяет использовать его в инжекционных установках. В работе использовали инжекционную установку модели LOGIMEC 1500D.
На первом этапе по представленным математическим моделям отливок-представителей были спроектированы математические модели пресс-форм с учетом линейных усадок применяемых фотополимера и модельного состава.
Общей конструктивной особенностью спроектированных математических моделей явилось наличие фиксаторов полуформ по плоскостям смыкания, питателей для инжекции воска и вентиляционных каналов для выхода воздуха на рабочих поверхностях, а также ребер жесткости на внешних поверхностях для предотвращения коробления пресс-форм во время запрессовки горячего модельного состава. После выверки размеров рабочих поверхностей математические модели пресс-форм были направлены на печать. С целью сокращения времени производства печать производили на трех принтерах. По окончании печати части пресс-форм отделяли от рабочей поверхности стола принтера, очищали от поддерживающих структур и направляли в модельную лабораторию.
В модельной лаборатории на первом этапе производили отработку технологических режимов запрессовки модельного состава. Оценивали влияние температуры жидкого модельного состава перед запрессовкой, давления запрессовки и время охлаждения пресс-формы с модельным составом на качество поверхности моделей. Указанные технологические параметры, в основном, зависят от габаритов и толщины стенки получаемой модели. Оценивали соответствие геометрии, наличие несплошностей в виде воздушных раковин и следов инжекции модельного состава на поверхностях моделей.
После извлечения из пресс-форм у моделей удалялись пресс-остатки. Далее модели подвергали контролю на соответствие геометрии. По разработанным режимам были изготовлены восковые модели в количестве 171 шт.
Таким образом, в условиях Центра литейных технологий СамГТУ разработан технологический цикл подготовки производства для получения отливок литьем по выплавляемым моделям, включающий проектирование и изготовление пресс-форм по технологии SLA-печати, а также получение восковых моделей требуемого качества.
