Применение стереолитографии при изготовлении пресс-форм для получения восковых моделей для литья в керамические формы

Язык труда и переводы:
УДК:
621.74.04
Дата публикации:
18 мая 2022, 10:33
Категория:
Литейное и сварочное производство
Авторы
Харченко Сергей Викторович
Самарский государственный технический университет
Никитин Константин Владимирович
Самарский государственный технический университет
Баринов Антон Юрьевич
Самарский государственный технический университет
Юдин Денис Михайлович
Самарский государственный технический университет
Аннотация:
Представлены результаты по применению технологий 3D-печати при изготовлении пресс-форм для получения восковых моделей отливок при литье по выплавляемым моделям. Показано, что для получения отливок мелкосерийного производства, большой номенклатуры и небольшими геометрическими размерами наиболее целесообразно применять технологию, основанную на процессах стереолитографии (SLA-технология). По созданным математическим моделям пресс-форм разрабатывали управляющие программы для их печати по SLA-технологии. В зависимости от конфигурации будущей отливки отрабатывали параметры запрессовки восковых составов в пресс-формы, изготовленные по SLA-технологии. Сделан вывод, что разработанные параметры 3D-печати пресс-форм и запрессовки в них восковых составов обеспечивают получение качественных выплавляемых моделей, соответствующих требованиям конструкторской документации заказчика.
Ключевые слова:
3D-печать, аддитивная технология, стереолитография, литье по выжигаемым аддитивным моделям, керамические формы
Основной текст труда

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 DUPLICATOR7, 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

 

Литература
  1. Митраков Г.Н., Сазонов В.С., Полякова А.В., Аникин И.С. Повышение эффективности литья по выплавляемым моделям при использовании аддитивных технологий. Омский научный вестник: технические науки, 2015, № 2, с. 85–87.
  2. Никитин К.В., Соколов А.В., Никитин В.И., Дьячков В.Н. Инновации в литье по выплавляемым моделям. Самара, СамНЦ РАН, 2017, 144 с.
  3. Иванов В.Н., Казеннов С.А., Курчман Б.С. и др. Литье по выплавляемым моделям. Москва, Машиностроение, 1984, 408 с.
  4. Репях С.И. Технологические основы литья по выплавляемым моделям. Днепропетровск, Лира, 2006, 1056 с.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.