Od výroby licí formy přes míchání minerálních licích přísad až po lakování hotového dílu – zde je vzrušující příběh o tom, jak se vyrábí špičková strojní součástka vyrobená z minerálního odlitku od společnosti UNPARALLELED Machine Systems.
Oproti šedé litině a svařovaným konstrukcím se vyznačuje výrazně lepšími tlumícími vlastnostmi. To zajišťuje, že konstrukce lože stroje má větší dynamickou stabilitu v ultrarychlých a vysoce přesných výrobních strojích.
Jeho vynikající tepelná stabilita znamená, že jej méně snadno ovlivňují krátkodobé vlivy související s teplotou.
Jeho ekologické vlastnosti vynikají díky výrobě šetřící zdroje a také ekologické likvidaci a recyklaci. To jsou jen tři z mnoha hlavních výhod minerálního lití.
Není proto divu, že tento inovativní materiál se již dávno prosadil v high-tech strojírenství a je používán v mnoha průmyslových odvětvích po celém světě – od klasické konstrukce obráběcích strojů až po polovodičový, laserový, lékařský a obalový průmysl.
Jak ale vznikají vysoce výkonné strojní součásti smícháním minerálů, kamenů a pojiv z epoxidové pryskyřice?
◆ 1. Výroba z odlévání plíseň
Obecně jsou odlévací formy vyráběny specializovanými výrobci nástrojů a forem a jimi také schváleny. Výhodou je, že případné chyby a odchylky lze okamžitě opravit. Poté je licí forma předána společnosti UNPARALLELED Machine Systems, demontována na jednotlivé části a umístěna na montážní stojany / zařízení nebo upevněna ve svislé poloze.
◆ 2. Čištění a povlak s uvolnění činidlo
Vnitřek formy je nutné důkladně vyčistit. Aby se minerální odlitek nelepil na vnitřek licí formy, je celý vnitřní povrch formy potažen speciálním separačním prostředkem, obvykle nástřikem. Odlévané vložky, jako jsou závitové kotvy, základní desky a trubky, jsou upevněny přišroubováním / zasunutím do vnitřku licí formy.
◆ 3. Gelcoat aplikace
Gelcoat se nanáší štětcem nebo airless stříkáním v tloušťce vrstvy 0,5 mm až 2 mm na vnitřní stranu lisovaných dílů. Povrchy, které budou tvarovány nebo lepeny v pozdější fázi, jsou vynechány. Gelcoat se spojí s minerálním odlitkem a vytvoří odolnou povrchovou vrstvu. Vlastnosti, jako je odolnost proti poškrábání a teplotám, lze přizpůsobit požadavkům zákazníka. Gelcoat lze vyrobit ve většině barev RAL a slouží jako základní nátěr pro lakování. Nakonec se tvarované díly sešroubují a přišpendlí k tvarovací základně.
◆ 4. Výdej, míchání, odlévání, stlačování
Složky minerálního odlitku se dávkují, mísí a odlévají do formy. Po stlačení dojde k vytvrzení v licí formě.
• Dávkování: Aby bylo dosaženo reprodukovatelných vlastností materiálu, musí být jednotlivé složky pojiva (pryskyřice, tvrdidlo a přísady) a zrnitostní frakce směsi plniv přesně dávkovány. To se provádí objemově pomocí dávkovacích šroubů / dávkovacích čerpadel.
• Míchání: Proces míchání se skládá ze dvou kroků. Nejprve se frakce zrn smíchají do třídicí křivky. Epoxidová pryskyřice s tvrdidlem a přísadami pojiva se smíchají odděleně. Pro spojení minerálního licího materiálu musí být plniva zcela navlhčena pojivem; to se provádí ve druhém kroku po spojení dvou minerálních odlitků. Výsledkem je viskózní, ale tekutá hmota – minerální odlitek. Výkonné míchací a dávkovací systémy zajišťují optimální úroveň míchání a smáčení a mohou zpracovat více než 6 t minerálního odlitku za hodinu.
• Lití: Forma se obvykle plní z licí pánve nebo přímo přes mísírnu. Protože u velkoobjemových dílů může proces odlévání trvat několik hodin, hraje důležitou roli doba, po kterou minerální licí směs zůstává zpracovatelná. V případě minerálních odlévacích systémů na bázi epoxidové pryskyřice je doba zpracovatelnosti dvě až šest hodin v závislosti na teplotě a chemickém nastavení.
• Komprese
Proces lisování zajišťuje nejlepší možnou ventilaci minerální licí směsi a zlepšuje tokové vlastnosti viskózní hmoty. Relativní pohyb složek plniva během vibrací snižuje obsah pórů. Zejména při lisování velkoobjemových dílů v těžkých licích formách se lepších výsledků dosahuje s tzv. lisovacími stoly. Byl studován vliv parametrů jako je zrychlení, amplituda, frekvence a trvání na proces lisování a tím i na konečné vlastnosti minerálního odlitku. V průmyslovém nastavení se tyto parametry nastavují individuálně pro každý odlitek v závislosti na hmotnosti náplně, hladině náplně a materiálu licí formy. Moderní kompresní stoly jsou plynule nastavitelné až do frekvence 70 Hz a zrychlení 25 m/s2 (2,5 g).
◆ 5. Vytvrzování
Pro vytvrzování je naplněná licí forma namontována v montážní hale vodorovně, protože omezená poloha licí formy by vedla k odlitku, který by při vytvrzování nebyl rozměrově přesný. Protože ocelové formy rychleji odvádějí teplo z vnějších minerálních litých vrstev než z jádra, doporučuje se tepelná izolace licí formy pro velké součásti. Cílem je rovnoměrný vývoj teploty v celém průřezu odlitku; to lze řídit vestavěnými teplotními senzory. Rychlost vytvrzování je ovlivněna venkovní teplotou a reaktivitou tvrdidla. Po 12 až 14 hodinách vytvrzení v licí formě lze odlitek vyjmout. Zpravidla lze vyrobit jeden minerální odlitek na licí formu za pracovní den.
◆ 6. Odformování
Při demontáži licí formy se odstraní upevňovací šrouby vložek a výlisky se v opačném pořadí montáže odlisují z odlitku. Odlitek se poté zvedne ze spodní části formy a z polotovaru se odstraní všechny volné části.
◆ 7. Čištění
Díky lití za studena v přesných formách a vysoce výkonným gelcoat systémům je čištění vyrobených polotovarů minerálních odlitků obecně méně časově náročné ve srovnání s těmi ze šedé litiny. Povrchy mají již dobrou optickou kvalitu a po smytí separačního prostředku často splňují potřebné požadavky. Komponenty, které na strojích přebírají funkci designu a opláštění, je nutné očistit na odpovídající povrchy. Na spojovacích plochách segmentů licí formy vznikají na odlévaném polotovaru otřepy, které se obrousí ručními bruskami. Další povrchové vady, jako jsou odštěpky, otisky a povrchové dutiny, jsou také odstraněny během čištění. Povrch gelcoatu se před lakováním brousí. Kromě toho proces čištění připravuje povrchy, které se mají tvarovat nebo lepit. Jak již bylo zmíněno, tyto povrchy nejsou potaženy gelcoatem. Povrch minerálního odlitku je zdrsněn ručními bruskami. Po vytvarování nebo slepení se výstupky obrousí.
◆ 8. Rafinace z odlévání povrch
Licí plocha je otevřená, nespecifická, a proto mírně nerovná. Zpravidla to ale není problematické, většinou se totiž jedná o spodní stranu rámu. V případě vyšších požadavků lze povrch opticky zjemnit nanesením litého nátěru.
◆ 9. Malování
Minerální odlitky lze natírat prakticky jakoukoli barvou, přičemž barva se nanáší stříkáním nebo válečkem. Protože mnoho odlitků je již integrováno v polotovaru, je třeba dbát na ochranu vnitřních závitů. Separační a čisticí prostředky, gelcoaty a barvy musí být navzájem přesně chemicky sladěny.