Изготовление пресс-форм из металла

Корпусно-металлическая пресс-форма, изготовленная из эпоксидной смолы с напол­нителями или армирующими добавками (из металла или керамики или из сплавов с низкой температурой плавления), считается прессформой средней производительности. Прессформы такого типа имеют более длительный срок службы, чем отлитые только
из эпоксидной смолы, и позволяют получать более сложные прототипы и изделия (до 1000 штук, если в качестве материала для корпуса прессформы используются цинко­вые или алюминиевые сплавы) .
При изготовлении корпусно-металлических пресс-форм используют мастер-модели, которые могут выдерживать повышенные температуры в течение относительно короткого времени. В мастер-модели можно предусмотреть специальные каналы для водяного охлаждения.
Набор материалов, которые используются для изготовления корпусно-металли­ческих прессформ достаточно широк — от сплавов висмута (с низкой температурой плав­ления) до твердого никеля. Корпус изготавливают окунанием, напылением, гальвакопластикой или осаждением паров . Простейшим способом изготовления матрицы прессформы является погружение мастер-модели в ванну с расплавленным сплавом и выдержка там при температуре, которая немного выше температуры плавления. К со­жалению, изготовление детали пресс-форм из легкоплавких материалов не всегда имеют длительные срок службы. Корпусно-металлические прессформы с более длительным сроком службы могут быть получены осаждением никеля из паровой фазы , при этом карбонил никеля смешивается с транспортирующим газом и подается в герметичную камеру, где находится мастер-модель. Когда эта смесь вступает в контакт с нагретой поверх­ностью мастер-модели, карбонилникеля распадается, и осажденный чистый никель покрывает мастер-модель (чистота никеля составляет 99,9 %). Мастер-модель изго­тавливают из алюминия механической обработкой и равномерно нагревают прибли­зительно до температуры 175 "С.
Скорость роста слоя покрытия составляет 0,010-0,050 дюйма (0,25-1,25 мм/ч). Толщина осажденного слоя может быть менее 0,001 дюйма (0,025 мм) и достигать максимального значения 1000 дюймов (25 мм). Этот процесс может быть использован при изготовлении пресс-форм разного размера. После того как никелевый корпус сформировался наплавляются медные трубки для подачи эпоксидной смолы или пенопласта. Затем корпусно-металлическую прессформу устанавливают внутри металлической рамы (спо­собной выдерживать усилие смыкания и рабочее давление, возникающее в процессе литья), куда поступает эпоксидная смола с высоким содержанием наполнителя. Затем саналы подачи смолы или пенопласта очищают, и они служат каналами охлаждения. Легкоплавкие металлы (сплавы алюминия или цинка) могут использоваться для изготовления корпусно-металлических матриц прессформ. Для этого проволоку из сплава алю­миния или цинка пропускают через горелку, под действием струи горящего газа или электрической дуги металл напыляют на мастер-модель. Изготовление прессформ корпусно-ме­таллических напылением можно использовать для получения матриц любого размера . Этапы изготовления корпусно-металлических прессформ напылением с помощью электрической дуги :
Основные компоненты корпусно-металлической опытной оснастки
1. Сначала из дерева, гипса, металла, пластмассы, формовочной глины или смолы изготавливают мастер-модель. Она может быть изготовлена также по одной из современных технологий быстрого прототипирования, поскольку напыление с помощью электрической дуги проходит при относительно низкой температу­ре, и поэтому могут быть использованы материалы с различной температурой плавления. Затем определяют линию разъема, а мастер-модель устанавлива­ют на подмодельной плите. Все углы и поднутрения прототипа должны быть хорошо формлены и гладко отшлифованы.
2. Мастер-модель очищают и покрывают несколькими слоями разделительной смазки (обычно ПВА), чтобы облегчить процесс ее извлечения из прессформы.
3. Металл напыляют с одной стороны модели; слои постепенно добавляются до толщины примерно 1,6 мм.
4. Металлический корпус устанавливают на раму с разъемами для фиксаторов, фиксирующими болтами, втулками для совмещения и фитингами системы охлаждения. Рама должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать на­
пряжения, возникающие под действием усилия смыкания и внутреннего дав­ления в литьевой прессформе.
5. Затем металлический корпус пресс-формы покрывают эпоксидной композицией; как только эта операция завершена, трубки охлаждающих каналов устанавливают на место, подсоединяя к раме с помощью фиксирующих фитингов; каналы системы охлаждения должны огибать корпус.
6. После монтажа системы охлаждения, разогретая до высокой температуры эпоксидная смола смешивается с алюминиевой стружкой, иголками или по­рошком, и этой смесью заполняют корпус. Для полного удаления воздуха на форму рекомендуется воздействовать вибрацией, а затем охлаждать холод­ной водой.
7. После того как эпоксидная смола полностью затвердела, форму раскрывают или переворачивают (если пресформа состоит из двух полуформ) и снимают подмодельную плиту.
8. Технологические операции с 1 по 7 повторяют для изготовления второй полу­формы.
9. Затем полуформы разделяют, модель извлекают, а поверхность формы очища­ют теплой водой, чтобы убрать остатки разделительного состава. Готовая прессфор­ма может быть отполирована или покрыта металлом для улучшения функцио­нальных свойств поверхности.
Часто применяемый альтернативный вариант изготовления корпуса пресс-формы— гальвано­пластика, конкретно-электролитическое осаждение никеля. Такой корпус может выдерживать более высокие температуры и давления, чем металлические корпусы, по­лученные методом напыления; для того чтобы его изготовить, мастер-модель из проводя­щего материала (или с соответствующим покрытием) помещают в ванну с электроли­тическим раствором, где никель осаждается, пока не будет достигнута соответствующая толщина 0,050 до 0,15 дюймов (от 1,27 до 3,18 мм). Эта технология достаточно дли­тельная, но хорошо подходит для изготовления матриц сложной пресс-формы . Материа­лом для пресформы в этих случаях служит металлический порошок, эпоксидные смолы с наполнителями, алюминий, легкоплавкие сплавы цинка, алюминия и меди.