Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 7252
(13) U
(46) 2011.04.30
(51) МПК (2009)
B 29C 51/30
(54) ВАКУУМ-ФОРМА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ
ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
(21) Номер заявки: u 20100863
(22) 2010.10.18
(71) Заявители: Государственное науч-
ное учреждение "Объединенный
институт машиностроения Нацио-
нальной академии наук Беларуси";
Закрытое акционерное общество
"Атлант" (BY)
(72) Авторы: Витязь Петр Александрович;
Комаров Александр Иванович; Кома-
рова Валентина Иосифовна; Спицын
Александр Афанасьевич; Завадский Ни-
колай Иванович (BY)
(73) Патентообладатели: Государственное
научное учреждение "Объединенный
институт машиностроения Националь-
ной академии наук Беларуси"; Закрытое
акционерное общество "Атлант" (BY)
(57)
Вакуум-форма для изготовления изделий из полимерных материалов, содержащая по-
лый пуансон, изготовленный из алюминиевого сплава, на поверхности которого выполне-
ны отверстия для связи полости пуансона с системой вакуумирования, и подвижные
вставки, взаимодействующие с пуансоном, отличающаяся тем, что подвижные вставки
изготовлены из алюминиевого сплава, при этом на контактирующие поверхности пуансо-
на и/или вставок микродуговым оксидированием нанесен керамический слой толщиной
50-100 мкм.
(56)
1. RU 2271276С1, 2006.
2. RU 2327564С1, 2008.
3. Машина для вакуумного формования. Техническое руководство по эксплуатации
LN 22,5.8.7М-1-14.05.04. Фирма ATEM. Via Modena angolo Piazza, Milano 24040, Italy.
Полезная модель относится к вакуумной формовке полимерных материалов и может
быть использована для изготовления корпусов бытовой техники, изделий машинострое-
ния, химической, легкой промышленности, изделий санитарно-гигиенического назначе-
ния и т.д.
BY7252U2011.04.30

2. BY 7252 U 2011.04.30
2
Известна пресс-форма для изготовления формованного изделия [1]. Пресс-форма име-
ет узел, содержащий, по меньшей мере, две взаимно перемещаемые секции пресс-формы,
образующие шов. На поверхность узла пресс-формы нанесена полиуретановая смесь для
формования оболочки, прилегающей к указанной поверхности пресс-формы. Взаимно пе-
ремещаемые секции позволяют извлекать отформованное изделие из пресс-формы. Узел
пресс-формы дополнительно содержит съемный гибкий вкладыш, изготовленный из эла-
стичного материала, который устанавливают на секциях пресс-формы для прикрытия, по
меньшей мере, частично указанного шва таким образом, что на передней поверхности от-
формованного изделия не остается следов шва.
Недостатками известного способа являются высокая трудоемкость изготовления
пресс-форм и энергоемкость процесса формовки.
Известен способ изготовления матрицы для формовки изделий из полимерных мате-
риалов вакуумным методом [2]. Согласно предлагаемому способу, первая часть матрицы
делается по шаблону, на который наносятся несколько слоев из стеклоткани, пропитанной
эпоксидной смолой. После высыхания в полученной части матрицы по всей площади ее
поверхности насквозь сверлят отверстия, предназначенные для последующей вакуумной
формовки. Внутренняя форма второй части матрицы изготавливается на основе внутрен-
ней стороны первой части матрицы. На первую часть матрицы после обработки ее смаз-
кой выкладываются и фиксируются поверх вакуумных отверстий соединенные между
собой дорожки из гибкого материала, предварительно обработанные смазкой. Они обра-
зуют вакуумные каналы во второй внутренней части матрицы, а в месте их пересечения -
выход для подключения к вакуумной системе, через который осуществляется вакуумная
формовка. После этого наносят несколько слоев стеклоткани, пропитанной эпоксидной
смолой. После ее затвердения сформованную вторую часть матрицы отделяют от первой,
удаляют использованный гибкий материал, обезжиривают обе половины матрицы и скле-
ивают их между собой эпоксидной смолой.
Недостатками изготовленной таким образом матрицы являются ее плохая теплопро-
водность и невозможность формовки изделий с поднутрением.
Ближайшим аналогом предлагаемой полезной модели является вакуум-форма для
формовки изделий из полимерных материалов [3]. Форма изготавливается из алюминие-
вого сплава и содержит подвижные вставки из бериллиевой бронзы, что позволяет осу-
ществлять формовку изделий с поднутрением. Форма имеет систему темперирования,
обладает высокой теплопроводностью, что дает возможность использовать ее в серийном
производстве изделий из полимерных материалов. Однако применение бронзы удорожает
вакуум-форму и не обеспечивает ее высокого ресурса работы вследствие низких анти-
фрикционных свойств пары бронза - алюминий. Кроме того, бериллиевая бронза относит-
ся к токсичным материалам.
Задачей настоящего технического решения является повышение ресурса работы и
надежности вакуум-форм, а также снижение их стоимости и улучшение экологичности.
Решение поставленной задачи достигается в вакуум-форме, содержащей пуансон, из-
готовленный из алюминиевого сплава, и подвижные вставки, причем, согласно техниче-
скому решению, подвижные вставки также изготовлены из алюминиевого сплава, а
контактирующие поверхности пуансона и/или вставок покрыты керамическим слоем тол-
щиной 50-100 мкм.
Керамический слой, нанесенный микродуговым оксидированием, повышает износо-
стойкость, надежность и экологичность вакуум-формы, что в свою очередь обеспечивает
снижение стоимости вакуум-формы.
Толщина керамического слоя является рациональной. При ее значении менее 50 мкм
не обеспечивается достаточный уровень прочности поверхности. Толщина более 100 мкм
экономически нецелесообразна.
Конструкция полезной модели поясняется фигурой. Вакуум-форма содержит основа-
ние 1, пуансон 2, изготовленный из алюминия, и подвижные вставки 3, также изготовлен-

3. BY 7252 U 2011.04.30
3
ные из алюминия. На поверхности пуансона 2, контактирующей с подвижными вставками
3, имеется керамический слой 4. Слой 4 может быть нанесен также на поверхность вста-
вок 3 или как на пуансон 2, так и на вставки 3. Пуансон имеет внутреннюю полость 5 и по
всей поверхности содержит сквозные отверстия диаметром менее 1 мм (не показаны).
Вакуум-форма работает следующим образом. Разогретый лист полимерного материа-
ла закрепляется в раме (не показаны), размещенной над пуансоном 2. Пуансон 2 с по-
движными вставками 3 движется вверх, в результате чего размягченный полимерный лист
облегает пуансон 2 со вставками 3, повторяя их форму. Затем производится откачка воз-
духа из внутренней полости 5 пуансона 2, что создает перепад давления. Это обеспечивает
более плотное прилегание полимерного листа к пуансону 2 и вставкам 3. После выдержки,
необходимой для затвердевания сформованного полимерного листа, пуансон 2 движется
вниз, а подвижные вставки 3 совершают небольшое перемещение вверх по керамическому
слою пуансона 2, обеспечивая отделение от пуансона 2 отформованного полимерного из-
делия.
Для оценки эффективности предлагаемой полезной модели были проведены сравни-
тельные триботехнические испытания материалов, используемых в работе для изготовле-
ния подвижных вставок. Фрикционные испытания выполняли по схеме возвратно-
поступательного перемещения контртела относительно образца в режиме трения без сма-
зочных материалов при давлении 0,3 МПа, скорости скольжения 0,06 м/с, что соответ-
ствовало режимам эксплуатации сопряжений технологического оборудования для
изготовления изделий из пластмасс. Результаты испытаний представлены в таблице.
Исследуемая пара
Линейная интенсивность
изнашивания, Ih, 10-11
Коэффициент
трения, f
Бронза (образец)
Сплав Д16 (контртело)
150
3000
0,45-0,50
Сплав Д16 (образец)
Керамическое покрытие (контртело)
120
2,5
0,2-0,25
Как следует из приведенных данных, формирование керамического слоя на поверхно-
сти трения контртела из алюминиевого сплава приводит к существенному снижению из-
носа материалов исследуемой пары и, следовательно, ресурса работы вакуум-формы.
Кроме того, она отвечает требованиям экологичности.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.