RU2583799C1

RU2583799C1 - Device for forming ceramic articles from water slips

Info

Publication number: RU2583799C1
Application number: RU2015112523/03A
Authority: RU
Inventors: Виктор Васильевич Платонов
Priority date: 2015-04-06
Filing date: 2015-04-06
Publication date: 2016-05-10

Abstract

FIELD: ceramic industry.

SUBSTANCE: invention relates to ceramic industry, in particular, to equipment and moulding by slip casting from aqueous suspensions of ceramic nose fairings for aircraft and rocket equipment. Device for forming ceramic articles from water slips comprises moisture absorbing lower die, core with a support flange and centering rod connected to flange of matrix by means of fastening bolts, forming rod, feeding tank filling union. Forming rod is connected at mating surfaces of bearing flange and with a centering rod with clearances exceeding post-moulding shrinkage of moulded articles, wherein forming a rod associated with a supporting flange with heads of threaded pins passing through holes in supporting flange. Stud heads interact with curly grooves on rotary gate, placed on supporting flange.

EFFECT: achieved technical result is to increase product yield in moulding by eliminating possible cracking and reduction of technological moulding cycle time.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к керамической промышленности и, в частности, к технике и технологии формования изделий из водных суспензий наливным методом шликерного литья.The invention relates to the ceramic industry and, in particular, to a technique and technology for molding products from aqueous suspensions using the bulk method of slip casting.

Заявляемая конструкция может быть использована при изготовлении керамических оболочек антенных обтекателей летательных аппаратов из водных шликеров путем набора керамической заготовки на поверхности гипсовой матрицы.The inventive design can be used in the manufacture of ceramic shells of the antenna fairings of aircraft from water slips by dialing ceramic blanks on the surface of the gypsum matrix.

Известны устройства для формования керамических изделий из водных шликеров, включающие активную влагопоглощающую гипсовую матрицу и пассивный влагонепроницаемый сердечник.Known devices for molding ceramic products from aqueous slips, including an active moisture-absorbing gypsum matrix and a passive moisture-proof core.

Согласно патенту РФ №2191688, кл. B28B 1/26, 2002 г. Изобретение включает водопоглощающую матрицу, сердечник, узлы для их взаимной соосной установки и подпитки, шликером. Наружная поверхность сердечника имеет покрытие, выполненное из микропористой резины. Покрытие из микропористой резины легко деформируется и предложенная конструкция, в принципе, может компенсировать диаметральную усадку набранной заготовки изделия.According to the patent of the Russian Federation No. 2191688, class B28B 1/26, 2002. The invention includes a water-absorbing matrix, a core, nodes for their mutual coaxial installation and recharge, slip. The outer surface of the core has a coating made of microporous rubber. The coating of microporous rubber is easily deformed and the proposed design, in principle, can compensate for the diametric shrinkage of the dialed blank of the product.

Однако рассматриваемое устройство для формования керамических изделий из водных шликеров имеет ряд существенных недостатков, затрудняющих его практическое применение.However, the considered device for molding ceramic products from aqueous slips has a number of significant drawbacks that impede its practical application.

Во-первых, изготовление покрытия из микропористой резины на сердечник сложной конфигурации практически затруднено из-за присущей резине достаточно высокой упругости. Изготовление цельных чехлов из микропористой резины является технически очень сложным и дорогостоящим процессом. Склеить чехол по профилю сердечника из отдельных кусков микропористой резины, а затем надеть его плотно на сердечник не удается не только из-за сложной формы, но и по причине низкой прочности и эластичности микропористой резины.Firstly, the manufacture of a coating of microporous rubber on a core of a complex configuration is practically difficult due to the inherent rubber of a sufficiently high elasticity. The manufacture of integral microporous rubber covers is technically very difficult and expensive. It is not possible to glue the cover along the core profile of individual pieces of microporous rubber and then put it tightly on the core, not only because of its complex shape, but also because of the low strength and elasticity of microporous rubber.

Во-вторых, затруднено извлечение сердечника с резиновым покрытием после завершения набора заготовки, что связано не только с высоким коэффициентом трения между резиной и керамикой, но и с тем, что микропористая резина зачастую обладает капиллярно-активными свойствами, которые приводят к прилипанию керамического слоя к поверхности сердечника.Secondly, it is difficult to remove the core with a rubber coating after completing the set of blanks, which is associated not only with a high coefficient of friction between rubber and ceramics, but also with the fact that microporous rubber often has capillary-active properties that lead to the adhesion of the ceramic layer to core surface.

В-третьих, в рассматриваемой конструкции устройства предусмотрена только компенсация усадки по диаметру. В большинстве случаев высота применяемых в технике керамических изделий больше их диаметра и поэтому компенсация осевой усадки при формовании сложнопрофильных изделий имеет большее значение.Thirdly, in the considered design of the device only compensation for shrinkage in diameter is provided. In most cases, the height of ceramic products used in the technique is greater than their diameter, and therefore the compensation of axial shrinkage during molding of complex products is of greater importance.

Отсутствие такой компенсации существенно снижает эффективность применения подобной конструкции устройства.The absence of such compensation significantly reduces the effectiveness of the application of such a device design.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для формования керамических изделий из водных шликеров, предложенное в патенте РФ №2137599, кл. B28B 1/26, 1998 г. Устройство для формования керамических оболочек для антенных обтекателей летательных аппаратов из водных шликеров включает водопоглощающую гипсовую матрицу, пассивный сердечник, состоящий из опорного фланца с центрирующим штоком и формообразующего конического стержня. Матрица и сердечник соединены между собой посредством направляющих осей, а для обеспечения заливки шликера и подпитки формы шликером предусмотрены заливочный штуцер, закрепленный на нижнем фланце матрицы, и подпиточные емкости, установленные сверху на опорном фланце сердечника.Closest to the claimed invention is a device for forming ceramic products from aqueous slips, proposed in the patent of the Russian Federation No. 2137599, class. B28B 1/26, 1998. A device for forming ceramic shells for aerial fairings of aircraft from water slips includes a water-absorbing gypsum matrix, a passive core, consisting of a support flange with a centering rod and a forming conical rod. The matrix and the core are interconnected by means of guide axes, and to ensure filling the slip and to feed the mold with the slip, a filling nozzle is mounted on the bottom flange of the matrix and make-up tanks mounted on top of the core support flange.

Набор стенки изделия осуществляется посредством капиллярного отбора влаги и гравитационного осаждения твердой фазы шликера на поверхности гипсовой матрицы в полости между матрицей и сердечником до полного заполнения полости.The product wall is set by means of capillary selection of moisture and gravitational deposition of the solid phase of the slip on the surface of the gypsum matrix in the cavity between the matrix and the core until the cavity is completely filled.

После завершения набора в процессе отвода влаги из заготовки в гипсовую матрицу отформованное изделие или его часть дает усадку как по высоте, так и по диаметру и, в результате, при контакте с жестким сердечником отформованное изделие может разрушаться.After completing the set, in the process of removing moisture from the workpiece into the gypsum matrix, the molded product or part of it shrinks both in height and in diameter and, as a result, in contact with a hard core, the molded product can be destroyed.

Усадка керамических отливок при обезвоживании находится в пределах 0,05-0,2% и при контакте с жестко зафиксированным формообразующим стержнем в отформованном изделии могут возникать напряжения, превышающие его прочность, составляющей 01-0,2 МПа. Для предотвращения разрушения заготовки необходимо своевременно извлекать сердечник, но точно определить момент завершения набора заготовки и извлечения сердечника из матрицы невозможно в силу ряда различных технологических причин:The shrinkage of ceramic castings during dehydration is in the range of 0.05-0.2%, and when in contact with a rigidly fixed forming core in the molded product, stresses exceeding its strength of 01-0.2 MPa can occur. To prevent the destruction of the workpiece, it is necessary to remove the core in a timely manner, but it is impossible to precisely determine the moment of completion of the set of workpieces and removing the core from the matrix due to a number of different technological reasons:

- изменение свойств шликера в процессе длительного набора изделия;- change in the properties of the slip during a long set of products;

- различие скоростей набора стенки заготовки в связи с неоднородностью свойств гипсовой матрицы, температурного поля и др.- the difference in the speed of the set wall of the workpiece in connection with the heterogeneity of the properties of the gypsum matrix, temperature field, etc.

Кроме того, опорный фланец с центрирующим штоком связан с формообразующим стержнем рядом шпилек, которые необходимо индивидуально крепить на шайбе, размещенной на опорном фланце. В процессе формования осуществляется двукратная сборка и разборка для установки формообразующих стержней, оформляющих наружную и внутреннюю поверхности изготавливаемого изделия, что при индивидуальном креплении каждой шпильки занимают значительное время.In addition, the support flange with a centering rod is connected to the forming rod by a series of pins that must be individually mounted on a washer placed on the support flange. In the molding process, two-time assembly and disassembly is carried out for the installation of forming rods that form the outer and inner surfaces of the manufactured product, which, when individually attached to each stud, takes considerable time.

Задачей настоящего изобретения является компенсация литьевой усадки при формовании керамических изделий и предотвращение разрушения отформованных изделий после завершения набора, облегчение операции извлечения сердечника после завершения набора изделия, упрощение сборки и разборки устройства.The present invention is the compensation of casting shrinkage during the molding of ceramic products and preventing the destruction of molded products after completion of the set, facilitating the operation of removing the core after completion of the set of products, simplifying the assembly and disassembly of the device.

Решение задачи достигается тем, что предложенное устройство для формования керамических изделий из водных шликеров включает водопоглощающую матрицу, сердечник с опорным фланцем и центрирующим штоком, соединенный с фланцем матрицы посредством крепежных болтов, формообразующий стержень, подпиточные емкости, заливочный штуцер, отличающееся тем, что формообразующий стержень соединен по сочленяющимся поверхностям с опорным фланцем и центрирующим штоком с зазорами, превышающими величину послелитьевых усадок отформованных изделий, при этом формообразующий стержень связан с опорным фланцем резьбовыми шпильками с головками, проходящими через сквозные отверстия в опорном фланце, головки которых взаимодействуют с фигурными пазами на поворотном затворе, размещенном на опорном фланце.The solution to the problem is achieved by the fact that the proposed device for molding ceramic products from water slips includes a water-absorbing matrix, a core with a support flange and a centering rod connected to the matrix flange by means of fixing bolts, a forming rod, make-up containers, a filling nozzle, characterized in that the forming rod connected along mating surfaces with a support flange and a centering rod with gaps exceeding the value of the post-cast shrinkage of the molded products, at ohm shaping rod connected with the supporting flange with the heads of threaded pins passing through holes in the bearing flange, the head of which interact with shaped grooves on a rotatable shutter, placed on a support flange.

На приведенных чертежах изображены общие виды заявляемого устройства.The drawings show general views of the inventive device.

На фиг. 1. Изображен общий вид устройства в сборе с формообразующим стержнем для формования изделий из водного шликера.In FIG. 1. Shows a General view of the device Assembly with the forming core for forming products from a water slurry.

На фиг. 2. Изображен общий вид устройства в сборе с формообразующим стержнем для получения профиля наружной поверхности изделия на гипсовой матрице.In FIG. 2. Shows a General view of the device Assembly with the forming rod to obtain a profile of the outer surface of the product on a gypsum matrix.

На фиг. 3. показан вид сверху на поворотный затвор с фигурными пазами.In FIG. 3. shows a top view of a butterfly valve with curly grooves.

Заявляемое устройство включает влагопоглощаемую гипсовую матрицу 1, заключенную в перфорированный стальной корпус 2. На перфорированный корпус нанесено герметизирующее покрытие 3 и установлен патрубок для заливки гипса 4. Сердечник включает опорный фланец 5 и центрирующий шток 6, на котором установлен формообразующий стержень 7, формирующий внутреннюю поверхность изделия.The inventive device includes a moisture-absorbing gypsum matrix 1, enclosed in a perforated steel casing 2. A sealing coating 3 is applied to the perforated casing and a nozzle for casting gypsum is installed 4. The core includes a support flange 5 and a centering rod 6, on which a forming rod 7 is mounted, which forms the inner surface products.

На опорном фланце 5 установлен поворотный затвор 8, соединяющий опорный фланец и формообразующий стержень 7 посредством шпилек 9 с головками 10, которые при повороте фиксируются в фигурных пазах 11 поворотного затвора. Крепежные болты 12 обеспечивают соединение опорного фланца и корпуса матрицы.A rotary shutter 8 is mounted on the support flange 5, connecting the support flange and the forming rod 7 by means of studs 9 with heads 10, which are fixed in the figured grooves 11 of the rotary shutter. The mounting bolts 12 provide a connection between the support flange and the matrix body.

При этом сочленение формообразующего стержня 7 и опорного фланца 5 осуществляется с зазором (на фиг. 1 обозначено δ 1) за счет регулировки положения резьбовых шпилек 9. Соединение формообразующего стержня с центрирующим штоком выполнено также с зазором (на фиг. 1 обозначено δ 2), т.е. внутренний посадочный диаметр у формообразующего стержня увеличен на величину, превышающую линейный размер диаметральной усадки после формования, составляющий 0,05÷0,2% от размера изделия. Между фланцем матрицы 13 и опорным фланцем 5 при заливке шликера устанавливается распределительное литьевое кольцо 14, для подачи водного шликера к нижней части матрицы подсоединен заливочный штуцер 15. На опорном фланце установлены подпиточные емкости 16, суммарный объем которых составляет необходимый объем шликера для подпитки в процессе набора изделия. К корпусу матрицы в месте равновесия прикреплены две цапфы 17 для установки на кантователь, обеспечивающий поворот устройства на цапфах на угол не менее 180° и фиксацию его в любом положении.In this case, the joint of the forming rod 7 and the supporting flange 5 is carried out with a gap (in Fig. 1 it is designated δ 1) by adjusting the position of the threaded rods 9. The connection of the forming rod with the centering rod is also made with a gap (in Fig. 1 it is designated δ 2), those. the inner bore diameter of the forming core is increased by an amount exceeding the linear size of the diametric shrinkage after molding, amounting to 0.05 ÷ 0.2% of the size of the product. A distributor injection ring 14 is installed between the matrix flange 13 and the support flange 5 when filling the slip; for filling the water slip, the filling nozzle 15 is connected to the bottom of the matrix 15. Make-up containers 16 are installed on the support flange, the total volume of which is the necessary amount of slip for feeding during set-up products. Two pins 17 are attached to the matrix body at the point of equilibrium for installation on a tilter, which provides rotation of the device on the pins by an angle of at least 180 ° and fixing it in any position.

Для формирования влагопоглощающей гипсовой поверхности матрицы устройство снабжено дополнительно формообразующим стержнем 18, который устанавливается на центрирующем штоке 6 без гарантированного зазора.To form a moisture-absorbing gypsum surface of the matrix, the device is additionally equipped with a forming rod 18, which is mounted on the centering rod 6 without a guaranteed gap.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

Матрицу 1 с корпусом 2 устанавливают в кантователь и наносят герметизирующее покрытие 3, например, оклеивают перфорированную поверхность корпуса формы бумагой, резиной и тому подобным материалом. Затем производят соединения формообразующего стержня 7 и опорного фланца 5 с центрирующим штоком 6 с помощью поворотного затвора 8, шпилек 9 с головками 10. Затем собранный в указанном порядке узел устанавливают в матрицу, фиксируют крепежными болтами 12, после чего через закрепленный на корпусе матрицы патрубок 4 проводят заливку жидкого раствора гипса.The matrix 1 with the body 2 is installed in the tilter and the sealing coating 3 is applied, for example, the perforated surface of the body of the mold is pasted over with paper, rubber and the like. Then, the forming rod 7 and the supporting flange 5 are connected with the centering rod 6 using the rotary shutter 8, the studs 9 with the heads 10. Then, the assembly assembled in this order is installed in the matrix, fixed with fixing bolts 12, and then through the pipe 4 attached to the matrix body pouring a gypsum liquid solution.

После отвердевания гипсового раствора вышеназванный узел с формообразующим стержнем вынимают из матрицы, а матрицу с отвердевшим гипсом сушат в термошкафу по заданному температурному режиму.After hardening of the gypsum mortar, the aforementioned assembly with the forming core is removed from the matrix, and the matrix with hardened gypsum is dried in a heating cabinet according to the given temperature regime.

Затем проводится сборка устройства под заливку водного шликера. Для этого на центрирующий шток 6 опорного фланца 5 устанавливается и фиксируется по вышеописанному порядку формообразующий стержень 7, оформляющий внутреннюю поверхность отливаемого изделия. Собранный узел вставляют в матрицу 1, предварительно установив между фланцем матрицы 13 и опорным фланцем 5 распределительное литниковое кольцо 14. Затем опорный фланец 5 и фланец матрица 13 соединяют крепежными болтами 12, к низу матрицы крепят заливочный штуцер 15, а на опорный фланец 5 устанавливают подпиточные емкости 16.Then the device is assembled for pouring a water slurry. To do this, on the centering rod 6 of the support flange 5 is installed and fixed in the above order, the forming rod 7, forming the inner surface of the molded product. The assembled assembly is inserted into the matrix 1, having previously installed between the matrix 13 flange and the supporting flange 5 a sprue ring 14. Then, the supporting flange 5 and the matrix flange 13 are connected with fixing bolts 12, the filling fitting 15 is attached to the bottom of the matrix, and make-up joints are mounted on the supporting flange 5 tanks 16.

Подача шликера осуществляется снизу, причем производится заполнение как внутренней полости, так и подпиточных емкостей 16. Набор осуществляется до момента полного отвердевания шликера в заливаемой полости. При этом отформованное изделие приходит в соприкосновение с жестким формообразующим стержнем. Последовавшая затем послелитьевая усадка увеличивает силовой контакт жесткого формообразующего стержня и отформованного изделия.The supply of the slip is carried out from below, and both the internal cavity and the make-up containers are filled 16. The set is filled until the slip is completely solidified in the filled cavity. In this case, the molded product comes into contact with a rigid forming core. The subsequent post-fusion shrinkage increases the force contact of the rigid forming core and the molded product.

Вышеназванные конструктивные признаки, т.е. соединение формообразующего стержня с зазором как с опорным фланцем, так и с центрирующим штоком обеспечивает возможность перемещения формообразующего стержня в осевом и радиальном направлениях на величину усадки отформованного изделия, что устраняет жесткий контакт формообразующего стержня и отформованного изделия и тем самым исключается растрескивание (разрушение) изделий. Введение в конструкцию поворотного затвора сокращает время монтажа и время демонтажа устройства и снижает трудоемкость операций при эксплуатации.The above structural features, i.e. the connection of the forming core with a gap both with the supporting flange and with the centering rod provides the possibility of moving the forming core in axial and radial directions by the amount of shrinkage of the molded product, which eliminates the hard contact of the forming core and the molded product and thereby eliminates cracking (destruction) of the products. Introduction to the design of the rotary shutter reduces installation time and time for dismantling the device and reduces the complexity of operations during operation.

Заявляемая конструкция устройства для формования изделий из водных шликеров позволяет обеспечить формование изделий с большим выходом годных и снижает трудоемкость операций при его эксплуатации.The inventive design of a device for forming products from water slips allows for the formation of products with a large yield and reduces the complexity of operations during its operation.

Claims

A device for molding ceramic products from aqueous slips, including a moisture-absorbing matrix, a core with a support flange and a centering rod, connected to the matrix flange by means of fixing bolts, a forming rod, make-up containers, a filling nozzle, characterized in that the forming rod is connected to the supporting surfaces on the mating surfaces a flange and a centering rod with gaps exceeding the value of the post-cast shrinkage of the molded products, while the forming core is connected to the support th flange with threaded rods with heads passing through the through holes in the support flange, the heads of which interact with curly grooves on a butterfly valve located on the support flange.