Od izdelave kalupa za ulivanje do mešanja mineralnih sestavin za ulivanje do barvanja končnega dela – tukaj je vznemirljiva zgodba o tem, kako se izdeluje visokotehnološka strojna komponenta iz mineralnih ulitkov podjetja UNPARALLELED Machine Systems.
V primerjavi s sivo litino in varjenimi konstrukcijami ima bistveno boljše dušilne lastnosti. To zagotavlja, da ima struktura postelje stroja večjo dinamično stabilnost pri ultra hitrih in visoko natančnih proizvodnih strojih.
Njegova izjemna toplotna stabilnost pomeni, da je manj izpostavljen kratkotrajnim vplivom temperature.
Njegove ekološke lastnosti so izjemne zaradi proizvodnje, ki varčuje z viri, ter okolju prijaznega odstranjevanja in recikliranja. To so samo tri od številnih glavnih prednosti mineralnega litja.
Zato ne preseneča, da se je inovativni material že zdavnaj uveljavil v visokotehnološkem strojništvu in se uporablja v številnih panogah po vsem svetu – od klasične konstrukcije obdelovalnih strojev do industrije polprevodnikov, laserjev, medicine in embalaže.
Toda kako so visoko zmogljive strojne komponente ustvarjene z mešanjem mineralov, kamnov in veziv iz epoksi smole?
◆ 1. Izdelava od ulivanje plesen
Na splošno livarske kalupe proizvajajo specializirani izdelovalci orodij in kalupov ter jih tudi odobrijo. Prednost je v tem, da se morebitne napake in odstopanja lahko takoj odpravijo. Po tem se livarski kalup dostavi UNPARALLELED Machine Systems, razstavi na posamezne dele in postavi na montažna stojala/naprave ali pritrdi v pokončnem položaju.
◆ 2. Čiščenje in premazovanje z sprostitev agent
Notranjost kalupa je treba temeljito očistiti. Da se mineralni ulitek ne bi prijel na notranjost kalupa, je celotna notranja površina kalupa prevlečena s posebnim ločilnim sredstvom, običajno z brizganjem. Liti vložki, kot so navojna sidra, osnovne plošče in cevi, se pritrdijo z vijačenjem/zamaškom na notranjo stran livarskega kalupa.
◆ 3. Gelkoat aplikacija
Gelcoat se nanese s čopičem ali brezzračnim brizganjem v sloju debeline 0,5 mm do 2 mm na notranjo stran oblikovanih delov. Površine, ki bodo kasneje oblikovane ali lepljene, so izpuščene. Gelcoat se poveže z mineralnim ulitkom in tvori odporen površinski sloj. Lastnosti, kot sta odpornost na praske in temperaturo, je mogoče prilagoditi zahtevam kupca. Gelcoat je mogoče izdelati v večini barv RAL in služi kot temeljni premaz za barvanje. Nazadnje se oblikovani deli privijačijo in pritrdijo na podlago za oblikovanje.
◆ 4. Doziranje, mešanje, ulivanje, stiskanje
Sestavine mineralnega ulitka se dozirajo, zmešajo in vlijejo v kalup. Po stiskanju poteka utrjevanje v kalupu.
• Doziranje: Da bi dosegli ponovljive lastnosti materiala, morajo biti posamezne komponente veziva (smola, trdilec in dodatki) in zrnate frakcije polnilne mešanice natančno dozirane. To se izvede volumetrično preko dozirnih vijakov/točilnih črpalk.
• Mešanje: Postopek mešanja je sestavljen iz dveh korakov. Najprej se frakcije zrn zmešajo na krivuljo razvrščanja. Epoksidno smolo s trdilcem in vezivnimi dodatki mešamo posebej. Za vezavo mineralnega ulitega materiala morajo biti polnila popolnoma namočena z vezivom; to se izvede v drugem koraku, potem ko sta bili obe komponenti mineralnega ulitka združeni. Rezultat je viskozna, a sipka masa – mineralni odlitek. Zmogljivi sistemi za mešanje in doziranje zagotavljajo optimalno stopnjo mešanja in omočenosti ter lahko obdelajo več kot 6 t mineralnih ulitkov na uro.
• Ulivanje: Kalup običajno polnimo iz livnega lonca ali neposredno preko mešalnice. Ker lahko postopek litja traja več ur za dele z velikim volumnom, ima pomembno vlogo čas, v katerem mineralna zmes za ulivanje ostane uporabna. V primeru mineralnih sistemov za ulivanje na osnovi epoksi smol je čas uporabnosti dve do šest ur, odvisno od temperature in kemične nastavitve.
• Stiskanje
Postopek stiskanja zagotavlja najboljše možno prezračevanje mineralne ulivne zmesi in izboljša pretočne lastnosti viskozne mase. Relativno gibanje komponent polnila med vibriranjem zmanjša vsebnost por. Predvsem pri stiskanju večjih volumnov v težkih livarskih kalupih dosegamo boljše rezultate s tako imenovanimi stiskalnimi mizami. Proučevali so vpliv parametrov kot so pospešek, amplituda, frekvenca in trajanje na proces stiskanja in s tem na končne lastnosti mineralnega ulitka. V industrijskih okoljih so ti parametri nastavljeni posebej za vsak ulitek glede na težo polnila, nivo polnila in material kalupa za ulivanje. Sodobne kompresijske mize so zvezno nastavljive do frekvence 70 Hz in pospeška 25 m/s2 (2,5 g).
◆ 5. Utrjevanje
Za utrjevanje je napolnjen kalup nameščen vodoravno v montažni hali, saj bi zaradi omejenega položaja kalupa prišlo do ulitega surovca, ki med utrjevanjem ni dimenzijsko natančen. Ker jekleni kalupi hitreje odvajajo toploto iz zunanjih slojev mineralne litine kot iz jedra, je toplotna izolacija kalupa za velike komponente priporočljiva. Cilj je enakomeren razvoj temperature po celotnem prerezu ulitega dela; to je mogoče nadzorovati z vgrajenimi temperaturnimi senzorji. Na hitrost strjevanja vplivata zunanja temperatura in reaktivnost trdilca. Po 12 do 14 urah kaljenja v kalupu lahko surovec odstranimo. Praviloma se lahko izdela en mineralni ulitek na kokilo na delovni dan.
◆ 6. Razkalupljanje
Pri demontaži kalupa za ulivanje odstranimo pritrdilne vijake vložkov in stisnemo oblikovane dele z ulitega surovca v obratnem vrstnem redu kot pri montaži. Uliti surovec se nato dvigne z dna kalupa in iz surovca se odstranijo vsi ohlapni deli.
◆ 7. Čiščenje
Zahvaljujoč hladnemu litju v natančnih oblikah in visoko zmogljivim sistemom gelcoat je čiščenje izdelanih surovcev iz mineralnih litin na splošno krajše v primerjavi s tistimi iz sive litine. Površine imajo že dobro optično kakovost in pogosto izpolnjujejo potrebne zahteve po izpiranju ločilnega sredstva. Sestavne dele, ki na strojih prevzamejo funkcije oblikovanja in obloge, je treba očistiti na ustreznih površinah. Na stičnih površinah segmentov livarskega kalupa nastanejo zareze na ulitem surovcu, ki jih zbrusimo z ročnimi brusi. Med čiščenjem se odpravijo tudi druge površinske napake, kot so odrgnine, vtisi in površinske votline. Površino gelcoata pred barvanjem zbrusimo. Poleg tega postopek čiščenja pripravi površine, ki jih je treba oblikovati ali lepiti. Kot že rečeno, te površine niso premazane z gelcoatom. Površino mineralnega ulitka nahrapavimo z ročnimi brusi. Po oblikovanju ali lepljenju se izbokline zbrusijo.
◆ 8. Rafiniranje od ulivanje površino
Livno območje je odprto, nespecifično po obliki in zato rahlo neravno. Praviloma pa to ni problematično, saj je običajno spodnja stran okvirja. V primeru večjih zahtev lahko površino optično oplemenitimo z nanosom litega premaza.
◆ 9. Slika
Mineralne odlitke lahko pobarvamo v praktično katero koli barvo, pri čemer barvo nanesemo z brizganjem ali z valjčki. Ker je veliko delov odlitka že vgrajenih v surovec, je treba paziti na zaščito notranjih navojev. Ločevalna in čistilna sredstva, gelcoati in barve morajo biti med seboj natančno kemično usklajeni.