Спосіб виготовлення крижаних моделей

Реферат: UA 77659 U UA 77659 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до ливарного виробництва, зокрема до способів виготовлення крижаних моделей. Відомо, що піщану суміш з рідкою рухливістю можна отримати при вмісті в ній води 20-30 %, а рідкорухливість із вмістом 4,5-5,5 % води в такій суміші отримують з додаванням в суміш поверхнево-активних речовин (ПАР) у кількості зазвичай 0,04…0,5 % [Дорошенко С. П., Ващенко К. И. Наливная формовка: - К.: Вища школа, 1980.-176 с.]. Ефект рідкої (наливної) рухливості досягається шляхом утворення бульбашок піни, що розсовують тверді частинки і різко зменшують тертя при їх переміщенні. Хоча механізм набуття рідкорухливості сипучих наповнювачів у суміші з вказаною малою кількістю води розроблений вітчизняними вченими з 60-років минулого століття, його застосування для виготовлення крижаних моделей невідоме. Відомий спосіб виготовлення заморожених моделей шляхом заливання водою прес-форми й заморожування води [Авторське свідоцтво СРСР № 1514458, МПК В22 С 7/02, опубл. 1987]. Однак заморожування водних композицій з отриманням крижаних моделей через велику питому теплоту плавлення води 333,55 кДж/кг є тривалим процесом. Особливо це характерно для способів з використанням неметалевих (пластикових, гумових і т. п.) прес-форм зниженої теплопровідності порівняно з металевими, що знижує продуктивність процесу виготовлення моделей. Крім того, значне розширення води при заморожуванні здатне зашкодити прес-формі та привести до дефектів моделей. Найбільш близьким аналогом до заявленої корисної моделі є спосіб виготовлення заморожених моделей з рідкорухливої композиції у вигляді маси на основі води з високомолекулярним речовиною, а саме оксіетилцелюлози або крохмалю в кількості 0,5-15 % шляхом запресовування в прес-форму цієї композиції та її заморожування [Авторське свідоцтво СРСР № 691236, МПК В22 С 7/02, опубл. 1976]. Хоча цей спосіб дозволяє частково замінити воду повітрям і частково підвищити продуктивність виготовлення моделей, однак процес заморожування подібно попередньому винаходу має ті ж недоліки при утворенні льоду з води. Крім того, приготування зазначеної композиції з досить дорогими органічними клеєподібними речовинами, що супроводжується з їх набуханням і заходами щодо запобігання дії бактерій бродіння і гниття готової композиції, викликає ряд витрат. Органічні речовини, як і при традиційному використанні воскових або парафіно-стеаринових моделей, що виплавляються, вимагають прожарювання оболонкових форм для повного видалення з них матеріалу моделей, а їх використання в ливарних процесах, як правило, супроводжується негативним екологічним ефектом. Задачею корисної моделі є скорочення тривалості виготовлення моделі. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення крижаних моделей, що включає приготування рідкорухливої композиції, заповнення нею прес-форми і заморожування цієї композиції, згідно з корисною моделлю, як рідкорухливу композицію застосовують рідкий лід (РЛ) із вмістом до 50 % твердого компонента або рідкорухливу композицію готують з сипкого льоду з додаванням 4,5-5,5 % рідкого водного компонента і 0,04-0,5 % поверхнево-активної речовини (ПАР), що разом в цій композиції складає 100 %, або з довільної суміші цих двох рідкорухливих композицій при роздільному або спільному їх приготуванні. Крім того, тривалість приготування рідкорухливої композиції з сипкого льоду з додаванням рідкого водного компонента і поверхнево-активної речовини шляхом замішування в мішалці до отримання оптимальної рідкорухливості можуть визначати в процесі моніторингу зниження струму, споживаного електродвигуном мішалки, а також рідкорухливу композицію можуть готувати замішуванням в мішалці поверхнево-активної речовини з сипким льодом, а рідкий водний компонент в суміші додавати шляхом часткового танення цього льоду. В основу розробленого способу покладено ряд технічних досягнень в області холодильної технології, зокрема поширення використання РЛ - суспензії, що складається з дрібних кристаликів льоду, наприклад, розміром 0,1-1,5 мм, і водного розчину, наприклад, хлориду натрію, або інших технологічних рідких або газоподібних домішок. Спочатку РЛ отримували замішуванням твердого компонента в рідкому, а потім було створено способи і пристрої його безперервного виробництва частковою кристалізацією рідкого середовища [патент України № 31114 А, бюл. № 7/2000]. РЛ з вмістом льоду 10-50 % частіше за все виготовляють на внутрішньо цеховому обладнанні серійного випуску і розливають по трубопроводах безпосередньо до установок його споживання [Харенко, Е.Н. и др. Перспективы использования жидкого льда для производства охлаждѐнной рыбопродукции. Материалы VI Международной научно-практической конференции "Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество". - Калининград: Изд-во АтлантНИРО, 2007, 197-199 с.]. 1 UA 77659 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Відомі способи отримання льоду у вигляді гранул (патент України № 68384, бюл. № 6/2012) та іншому сипучому вигляді. Також ряд видів льодогенераторів забезпечено дробарками для отримання сипучого льоду з необхідним розміром частинок [Бобков, В. А. Производство и применение льда. М: Госторгиздат, 1977, 232 с.]. Засоби та методи, за допомогою яких реалізація призначення корисної моделі дійсно можлива, а також її промислова придатність ілюструється наступним прикладом його реалізації. Для замішування композицій з ПАР застосовували лабораторну пінобетономішалку ємністю 15 л серійного випуску. При приготуванні рідкорухливої композиції в цю мішалку вводили спочатку сипучі складові, після чого в процесі перемішування додавали попередньо змішані рідкі складові (вода, ПАР, ін. технологічні добавки). Як ПАР застосовували контакт чорний нейтралізований рафінований (КЧНР) (ТУ 38-602-22-17-90) в кількості 0,1-0,2 %. Через 30-40 с перемішування після введення рідкої композиції суміш починала переходити в рідкорухливий стан. Після досягнення нею оптимальної плинності (зазвичай через 2-3 хв.) композицію заливали в попередньо охолоджені прес-форми, в яких потім її заморожували і отримували крижані моделі. У цьому варіанті корисної моделі при отриманні кінцевого складу рідкорухливої композиції з близько 5 % рідкого компонента (інше - твердий компонент до 100 %) враховували деяке нагрівання компонентів (в основному від тертя) при їх перемішуванні, з урахуванням цього вводили в мішалку або міксер з деяким перевищенням твердого компонента по кількості або по температурі охолодження. Також при виборі ПАР враховували характерне підвищення стійкості піни з пониженням температури. Для тонкостінних моделей, наприклад, ювелірного або зубопротезного виробництва можливе пресування такої рідкорухливої композиції або отриманої з рідкого льоду в пресформи. Варіанти способу дозволяють регулювати рідкорухливість композиції вибором ефективних видів ПАР, зміною кількості твердих частинок льоду в її об'ємі, зокрема змішуванням в мішалці РЛ з композицією, отриманою на основі твердого льоду. І чим більше твердого компонента в рідкорухливій композиції, тим швидше замерзає модель, скорочується тривалість її отримання та знижується дія ефекту розширення при замерзанні води, що позитивно впливає на точність моделей і збереження прес-форм. Обмежує збільшення твердого компонента від зазначеної величини падіння рідкорухливості композиції до стану, коли вона не дозволяє заповнити прес-форму, щоб отримати модель задовільної якості. В деяких випадках застосовували вібрацію прес-форми протягом заповнення її порожнини для пришвидшення процесу заповнення чи при отриманні тонкостінних моделей, а також для гарантовано повного заповнення порожнини прес-форми застосовували додавання, в тому числі під тиском, води чи спеціально нагрітої води. У зв'язку з набуттям та зростанням у часі рідкорухливості композиції в процесі її перемішування в мішалці зменшувалося навантаження на валу електропривода. Вимірювання струму, споживаного електроприводом мішалки (за стабільної напруги в електромережі) показало, що досягненню оптимально високої рідкорухливості відповідає падіння опору обертальному руху лопаті мішалки, а з падінням цього навантаження з початку перемішування спостерігається зниження струму. Потім це зниження уповільнювалося, і далі струм практично не змінювався. Тому тривалість приготування рідкорухливої композиції з сипкого льоду з рідким водним компонентом і ПАР шляхом замішування в мішалці до отримання оптимальної рідкорухливості доцільно визначати за моніторингом струму, споживаного електродвигуном мішалки. Для цього в ланцюзі електроживлення електроприводу мішалки встановили прилад на видачу сигналу або команди на відключення електроживлення, починаючи з досягнення зниження струму до величини, що відповідає оптимальній рідкорухливості. В одному з різновидів способу з замішуванням в мішалці ПАР з сипким льодом з температурою 0…-5° С рідкий водний компонент в рідкорухливій суміші утворювали шляхом часткового танення льоду від тертя сипких часток між собою та об деталі мішалки і/або від додавання речовини, взаємодія льоду з якою сприяє його таненню, наприклад, хлориду натрію, або інших технологічних рідких або газоподібних домішок, і/або від інших засобів чи дій, що застосовуються окремо чи поєднуються з іншими, наприклад, нагрівання стінок мішалки, зміни газового тиску в порожнині мішалки, часткового заповнення мішалки тощо. Дозування та завантаження до мішалки лише двох компонентів спрощує процес приготування такої суміші, а моніторинг падіння навантаження на валу електропривода за зниженням струму споживання дозволяє оптимізувати співвідношення мінімальної тривалості перемішування з максимальними рідкорухливістю і вмістом твердого компонента. Описані суттєві ознаки заявленого способу, сукупність яких відповідає потребам зменшення тривалості виготовлення моделі. Також спосіб сприяє автоматизації виробництва з усуненням впливу на якісні показники суб'єктивного фактору, а також сприяє підвищенню точності 2 UA 77659 U виготовлення моделей і тривалості експлуатації прес-форм за рахунок зменшення розширення модельного матеріалу в порожнині останніх. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 1. Спосіб виготовлення крижаних моделей, що включає приготування рідкорухливої композиції, заповнення нею прес-форми і заморожування цієї композиції, який відрізняється тим, що як рідкорухливу композицію застосовують рідкий лід із вмістом до 50 % твердого компонента або рідкорухливу композицію готують з сипкого льоду з додаванням 4,5-5,5 % рідкого водного компонента і 0,04-0,5 % поверхнево-активної речовини, що разом в цій композиції складає 100 %, або з довільної суміші цих двох рідкорухливих композицій при роздільному або спільному їх приготуванні. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що тривалість приготування рідкорухливої композиції з сипкого льоду з додаванням рідкого водного компонента і поверхнево-активної речовини шляхом замішування в мішалці до отримання оптимальної рідкорухливості визначають в процесі моніторингу зниження струму, споживаного електродвигуном мішалки. 3. Спосіб за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що рідкорухливу композицію готують замішуванням в мішалці поверхнево-активної речовини з сипким льодом, а рідкий водний компонент в суміші додають шляхом часткового танення цього льоду. 20 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3