Литье по выплавляемым моделям

Литье в формы, полученные по выплавляемым моделям, с давних времен применяли для получения литых скульптур, украшений и т. д.

В промышленности для изготовления деталей машин и приборов этот прогрессивный способ получает все более широкое применение. Сущность способа состоит в том, что детали получают заливкой в неразъемные тонкостенные керамические формы, изготовленные с помощью моделей из легко плавящихся составов. Применение таких форм позволяет получать сложные по форме отливки из любых сплавов с повышенной точностью по размерам и частоте поверхности. Этот способ часто называют способом точного литья.

Модельные составы.

Для изготовления моделей применяют различные легкоплавкие составы, например, ПС 50–50, который состоит из 50 % парафина и 50 % стеарина с температурой плавления около 55 градусов и хорошей жидкотекучестью.

Недостаток такого сплава в том, что он начинает размягчаться при 30…35 градусах.

ПСБ и ПЦТ модельные составы обладают высокой прочностью и теплостойкостью, применяются в виде паст, что уменьшает время затвердевания моделей в пресс-формах. Однако повышенная вязкость требует увеличения мощности установок при их приготовлении и увеличения давления запрессовки модельного состава в пресс-формы.

Четырехкомпонентные составы Р–3 обладают высокой прочностью и теплостойкостью.

Модельные составы ПСЭ и ПЦЭ, содержащие до 15% этилцеллюлозы, имеют повышенную температуру размягчения, прочность в 1,5–2 раза выше по сравнению с прочностью составов ПС. Составы с этилцеллюлозой склонны к утяжинам, особенно в массивных частях модели. Модельные составы применяют в жидком состоянии и в виде пасты для тонкостенных, крупных моделей.

Изготовление моделей в массовом и крупносерийном производстве осуществляют запрессовкой состава, подогретого до пастообразного состояния, в стальные пресс-формы под давлением 3-5 ат.

На рисунке 10.2. приведена схема устройства десятипозиционного автомата карусельного типа.

На каждой позиции вращающегося стола 1 расположены прессовочные устройства: разборные пресс-формы 3 со шприцами для запрессовки 4 и пневмоцилиндрами 2 для сборки и разборки пресс-форм. На позиции первой модельный состав запрессовывают в форму, на позициях со второй по седьмую происходит охлаждение пресс-форм.

Рис. 10.2 – Схема устройства десятипозиционного автомата карусельного типа: – вращающийся стол; 2,7 – пневмоцилиндры; 3 – разборная пресс-форма; 4 – шприцы; 5 – модель; 6 – водяной контейнер; 8 – форсунка

На позиции восьмой пресс-форма открывается и модель 5 сбрасывается толкателями в водяной конвейер 6. На позиции девятой происходит подготовка пресс-формы к следующему циклу работы. Литниковый канал прочищают иглой, приводимой в движение пневмоцилиндром 7. Пресс-форму продувают сжатым воздухом и смазывают тонким слоем трансформаторного масла форсункой 8. На десятой позиции пресс-форма закрывается. Для изготовления моделей мелких деталей используют многоместные пресс-формы, в которых получают не отдельные модели, а звенья из нескольких моделей, что значительно упрощает их сборку в много модельные блоки.

В мелкосерийном производстве, где часто меняют номенклатуру деталей, вместо стальных применяют пресс-формы из алюминиевых сплавов, а так же более дешевые, но не долговечные пресс-формы из пластмасс, гипса и других материалов. Запрессовку модельных составов производят на пневматических, рычажных и других прессах или вручную.

Рис. 10.3 – Схема процесса литья по выплавляемым моделям: а – отливка; б – пресс-форма; в – электропечь для расплавления легкоплавкого сплава; г – пресс-форма, заполненная легкоплавким сплавом; д – легкоплавкая модель; е – легкоплавкие модели с литниковой системой; ж – легкоплавкие модели, покрытые слоем огнеупорного материала; з – заформованные легкоплавкие модели

Монтаж блоков моделей.

Мелкие модели собирают в блоки, приклеивая или припаивая их электропаяльниками к общей литниковой системе рис 2.

Это дает значительную экономию металла и облегчает последующие операции изготовления керамических форм. В механизированных и автоматизированных цехах блоки из моделей собирают на специальных приспособлениях (металлических стояках-каркасах), что обеспечивает плотное соединение моделей без припаивания.

Формирование керамической оболочки на блоках.

Тонкая керамическая оболочка должна иметь высокую прочность и огнеупорность, хорошую податливость и газопроницаемость, обеспечивать высокую частоту поверхности отливок. Оболочка общей толщиной до 5–6 мм состоит из трех–восьми последовательно наносимых слоев. Для образования каждого слоя модель погружают в жидкую суспензию, затем обсыпают песком и сушат. Суспензия состоит из связующего – гидролизованного раствора этилсиликата (70%), содержащего 40–50% оксида кремния и пылевидного кварца (30%).

Разработаны и другие связующие, например, растворы с низким содержанием оксида кремния и добавками поверхностно-активных веществ. Применение жидкостекольных суспензий ухудшает качество поверхности отливок. Для первого слоя целесообразно применять мелкозернистый песок, для последующих слоев – крупнозернистый с целью повышения газопроницаемости оболочки и снижения стоимости материала. В обычном кварцевом песке при прокаливании происходят полиморфные превращения, что может привести к образованию трещин и деформации оболочки. Значительно более качественным в этом отношении являются плавленый кварц, корунд и другие материалы.

Сушку проводят на воздухе после нанесения каждого слоя в течение 2–4 часов. Её можно ускорить, используя пары аммиака. При сушке в псевдокипящем слое силикагеля её продолжительность резко сокращается (до 3–5 минут) при одновременном улучшении качества оболочек. Окончательное затвердевание оболочек происходит при прокаливании.

Выплавление моделей из керамических форм производят различными способами. Легкоплавкие парафина-стеариновые составы обычно удаляют в ваннах с горячей водой. Этот способ технически прост и обеспечивает возврат модельного состава до 90–95%. Его недостаток состоит в том, что при увеличении продолжительности пребывания в воде понижается прочность оболочек на этилсиликатном связующем.

Более тугоплавкие модельные составы выплавляют горячим воздухом, иногда паром.

Эффективным является новый способ удаления моделей в высококипящих жидкостях, например, полигликолях при 200–250 градусах. При этом не только значительно сокращается время выплавки, но и улучшается качество оболочки.

Формовку оболочек проводят для упрочнения, чтобы не происходило их деформирования и разрушения при заливке. Для этого оболочковые формы устанавливают в опоки или в жакеты и засыпают песком или другими формовочными материалами, уплотняя их на вибростолах, для этой же цели можно использовать жидкие самотвердеющие смеси.

Прокаливание оболочковых форм до 900–1000 градусов проводят для удаления остатков модельных составов, газотворных веществ из материала оболочки, завершения процессов её твердения. Кроме того, нагревание формы обеспечивает лучшее заполнение при заливке.

Заливка, выбивка и очистка отливок.

Заливку обычно проводят в горячие формы сразу же после их прокаливания. С повышением температуры нагрева формы до градусов во многих случаях уменьшается усадочная пористость и повышается качество отливок. Заливку особо ответственных изделий ведут с применением фильтров.

Керамическая оболочка легко отслаивается и удаляется при выбивки опок на вибрационных решетках. Остатки оболочки, в частности в полостях и отверстиях, удаляют кипячением отливок в щелочных растворах с последующей промывкой горячей водой.

На ряде отечественных заводов работают автоматические линии, включающие установки для изготовления модельного состава, нанесения суспензии и т.д. Автоматизация обеспечивает экономическую эффективность указанного способа литья, особенно в условиях массового производства.

Особенности способа и области применения.

Литье по выплавляемым моделям обеспечивает получение сложных по форме литых деталей из любых сплавов с повышенной точностью и чистотой поверхности. При его применении значительно уменьшается, а в ряде случаев исключается механическая обработка деталей. Вместе с этим, технологический процесс является продолжительным и технически сложным, требует расхода дорогих материалов. Стоимость одной тонны отливок в несколько раз больше, чем в других способах литья. Наиболее часто этим способам получают небольшие отливки. Литье по выплавляемым моделям применяют при массовом производстве мелких, сложных, тонкостенных отливок. Для некоторых труднообрабатываемых жаропрочных магнитных и других сплавов с особыми свойствами получение точных отливок по выплавляемым моделям является единственным способом изготовления изделий. Одним из направлений в развитии точного литья является применение взамен легковыплавляемых моделей, легкорастворимых и газифицируемых моделей.

Легкорастворимые модели делают из различных составов, например, на основе мочевины с добавками полиэфирного спирта, легко растворяющихся в воде. Такие модели в некоторых случаях обеспечивают более высокое качество отливок, чем применение выплавляемых моделей.

Поиск по сайту: