Спосіб виготовлення заморожених моделей

1. Спосіб виготовлення заморожених моделей, що включає заливання рідкої композиції в прес-форму, замішування газу і заморожування цієї композиції, який відрізняється тим, що замішування виконують шляхом додавання в рідку композицію замороженої вуглекислоти, що газифікується, а заморожування композиції виконують шляхом теплопередачі від цієї вуглекислоти. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додавання вуглекислоти в рідку композицію C2 2 (19) 1 3 рідку композицію можуть робити одночасно з заливанням її в прес-форму, а також в рідку композицію попередньо можуть вводити рідке скло. Також вуглекислоту можуть подавати у здрібненому вигляді, або у суміші з льодом із води. Якщо рідку композицію подають з температурою, що на 0...2 К відрізняється від температури її затвердіння, а вуглекислоту і лід подають при температурі, близькій до температури сублімації вуглекислоти, то масу вуглекислоти можна визначити з виразу: m= y [lm ж + с т (tм - 273)m ж - с лmл (tм - 194 )] /[г + с у (tм - 194 )] , де l - питома теплота заморожування рідкої композиції, Дж/кг: mж - маса рідкої композиції, кг; cт - питома теплоємність затверділої композиції, Дж/(кг•К); tM - температура моделі кінцева, К, сл - питома теплоємність льоду, Дж/(кг•К); mл - маса льоду, кг; г - питома теплота сублімації вуглекислоти Дж/кг, су- питома теплоємність вуглекислоти після сублімації. Дж/(кг•К). На Фіг. у розрізі показана прес-форма 1, у якій отримана модель 2. Рідку композицію подають по каналу 3, а лід додають по каналу 4. Здійснення способу грунтується на тім, що з температурою на грані замерзання або переохолоджену рідку композицію подають у прес-форму і змішують із твердою вуглекислотою (сухим льодом) або із сумішшю сухого і водяного льодів з температурою ~ 194 К (або нижче). Сухий лід при нагріванні випаровується, і відбувається процес його сублімації при 194,2 К. Завдяки теплообмінові з рідиною сухий лід її заморож ує одночасно з тим, що пухирці газу спрямовуються вгору до каналів 3 і 4, чи спеціально виконаних інших, і виходять через рідку композицію з прес-форми. У резуль таті одержують пористу крижану модель з каналами пор, спрямованих по ходу руху пухирців газу. Можлива добавка в рідку композицію поверхнево-активних та інших речовин для регулювання розмірів і кількості пор. Пориста модель має ту перевагу, що пори послабляють тиск на стінки оснастки при розширенні замерзаючої води, рівному ~9% по об'єму, пр и її використанні в композиц ії. Попереднє додавання в рідку композицію рідкого скла при наступному контакті його з вуглекислотою викличе протікання хімічної реакції, у результаті якої рідке скло коагулює з виділенням кремнегеля, що зміцнить модель і забезпечить склеювання в поверхневому прошарку піску порожнини форми при наступному розплавлюванні моделі у формі. Здрібнювання сухого льоду збіль шить його контактну поверхню і швидкість теплообміну з рідкою композицією, а замішування з водним льодом - скоротить його споживання при появі мож ливості регулювання швидкості замерзання і ступеня пористості моделі. 82154 4 Щоб визначити необхідну кількість компонентів для виготовлення моделі, склали рівняння теплового балансу для спрощення розрахунків без обліку втрат на нагрівання навколишнього середовища і при заливанні рідкої композиції при температурі її замерзання, а льоду і вуглекислоти при температурі сублімації вуглекислоти (194 К). - l mж+cтmж(tM-273)+слmл(tM-194)+rmy+cymy(tM194)=0, де літерні поз наче ння заз начені вище, а пер ший чле н в ід повідає в итр атам те плоти на заморожування рідкої композиції, другий - на охолодження її до tM, третій - на нагрівання водного льоду від 194 К до tM, четвертий - на сублімацію вуглекислоти, п'ятий - на нагрівання вуглекислоти від 194 К до tM. Звідки визначили my = [lm ж + с т (tм - 273)m ж - с лmл (tм - 194 )] /[г + с у (tм - 194 )] . Можливий на основі складення докладного рівняння теплового балансу біль ш точний вираз для підрахування my, або кількості інших компонентів, але це може ускладнити технологічний підрахунок. А похибка наведеного розрахунку сягає близько 10%, цілком прийнятно для техніки. При використанні води як рідкої композиції l ж=330кДж/кг; ст= сл=2,1кДж/(кг•К); tM=263 К; а при mж=mл=0,5кг, г=574кДж/кг; су=0,815кДж/(кг•К); mу після підстановки в останній вираження буде дорівнює 0,164кг. Тобто, при зазначених умовах на модель масою 1кг слід затратити по масі: рідкої композиції - 0,5кг, льоду - 0,5кг, твердої вуглекислоти - 0,164кг. Таким чином, одночасне заморожування рідкої композиції із замішуванням газу при додаванні в неї сухого льоду, що при цьому сублімується, підвищить продуктивність виготовлення моделей, а наведені добавки дозволять регулювати їх пористість та міцність.