Изготовление отливок по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям. Суть процесса. Основные операции и область применения

Литье по выплавляемым моделям – это процесс, в котором для получения отливки применяются разовые точные неразъемные керамические оболочковые формы, полученные по разовым моделям с использованием жидких формовочных смесей. Перед заливкой расплава модель удаляется из формы выплавлением, выжиганием, растворением или испарением. Для удаления остатков модели и упрочнения формы ее нагревают до высоких температур. Прокалкой формы перед заливкой достигается практически полное исключение ее газотворности, улучшается заполняемость формы расплавом. Основные операции технологического процесса показаны на рисунке 2.1.

Модель или звено моделей 2 изготовляют в разъемной пресс-форме 1, рабочая полость которой имеет конфигурацию и размеры отливки с припусками на усадку модельного состава и материала отливки, а также обработку резанием (рисунок 2.1, а). Модель изготовляют из материалов, либо имеющих невысокую температуру плавления (воск, стеарин, парафин), либо способных растворяться (карбамид) или сгорать без образования твердых остатков (полистирол).

Готовые модели или звенья моделей собирают в блоки 3 (рисунок 2.1, б), имеющие модели элементов литниковой системы из того же материала, что и модель отливки. Блок моделей состоит из звеньев, центральная часть которых образует модели питателей и стояка. Модели чаши и нижней части стояка изготавливают отдельно и устанавливают в блок при его сборке.

Рисунок 2.1 – Последовательность изготовления многослойной оболочковой формы по выплавляемым моделям: а – запрессовка модельного состава в пресс-форму; б – сборка блока; в – нанесение на блок суспензии; г – посыпка огнеупорным зернистым материалом: д – сушка; е – удаление модели; ж – засыпка опорным .материалом; з – прокалка в печи; и – заливка формы расплавом; 1 – пресс-форма; 2 – модель; 3 – блок моделей отливок и литниковой системы; 4 – слой суспензии; 5 – огнеупорный зернистый материал; 6 – пары аммиака; 7 – горячая вода; 8 – опорный материал; 9 – печь; 10 – прокаленная форма; Q – подвод теплоты

Для получения оболочковых форм полученный блок моделей погружают в емкость с жидкой формовочной смесью – суспензией, состоящей из пылевидного огнеупорного материала, например, пылевидного кварца или электрокорунда и связующего (рисунок 2.1, в). В результате на поверхности модели образуется слой суспензии 4 толщиной менее 1 мм. Для упрочнения этого слоя и увеличения его толщины на него наносят слои огнеупорного зернистого материала 5 (мелкий кварцевый песок, электрокорунд, зернистый шамот) (рисунок 2.1, г). Операции нанесения суспензии и обсыпки повторяют до получения на модели оболочки требуемой толщины (3 – 10 слоев). При этом каждый слой покрытия высушивают на воздухе или в парах аммиака 6, что зависит от связующего (рисунок 2.1, д).

После сушки оболочковой формы модель удаляют из нее выплавлением, растворением, выжиганием или испарением. В качестве примера на рисунке 2.1 показано, как в процессе удаления выплавляемой модели в горячей воде 7 при температуре менее 100 о С получают многослойную оболочковую форму (рисунок 2.1, е).

С целью упрочнения формы перед заливкой ее помещают в металлический контейнер и засыпают огнеупорным материалом 8 (кварцевым песком, мелким боем использованных оболочковых форм) (рисунок 2.1, ж).

Для удаления остатков моделей из формы и упрочнения связующего контейнер с оболочковой формой помещают в печь 9 для прокаливания (рисунок 2.1, з). Прокалку формы ведут при температуре 900 – 1100 о С, далее прокаленную форму 10 извлекают из печи и заливают расплавом (рисунок 2.1, и). После затвердевания и охлаждения отливки до заданной температуры форму выбивают, отливки очищают от остатков керамики и отрезают от них литники. Во многих случаях оболочки прокаливают в печи до засыпки огнеупорным материалом, а затем для упрочнения их засыпают предварительно нагретым огнеупорным материалом. Это позволяет уменьшить продолжительность прокаливания формы перед заливкой и сократить энергозатраты. Так, например, организован технологический процесс на автоматических линиях для массового производства отливок.

Малая шероховатость поверхности формы при достаточно высокой огнеупорности и химической инертности материала позволяет получать отливки с поверхностью высокого качества. После очистки от остатков оболочковой формы шероховатость поверхности отливок составляет от Rz = 20 мкм до Ra – 1,25 мкм.

Отсутствие разъема формы, использование для изготовления моделей материалов, позволяющих не разбирать форму для их удаления, высокая огнеупорность материалов формы, а также нагрев ее до высоких температур перед заливкой способствуют улучшению заполняемости, дает возможность получать отливки сложнейшей конфигурации, максимально приближенной или соответствующей конфигурации готовой детали, из практически всех известных сплавов. Достигаемый коэффициент точности отливок по массе (КТМ = 0,85 – 0,95) способствует резкому сокращению объемов обработки резанием и отходов металла в стружку. Точность отливок может соответствовать классам точности 2 – 5 по ГОСТ 26645—85 (изм. № 1,1989), припуски на обработку резанием для отливок размером до 50 мм обычно не превышают 1 мм, а для отливок размером до 500 мм – около 3 мм. Поэтому литье по выплавляемым моделям относится к прогрессивным материало- и трудосберегающим технологическим процессам обработки металлов.

Читайте также:
Изготовление калитки из профильной трубы

Особенности формирования отливок и их качество. Получение отливок в оболочковой форме сопряжено с рядом особенностей, в частности, перед заливкой форму нагревают до сравнительно высоких температур. Это определяет следующие технологические моменты.

Небольшие теплопроводность, теплоемкость и плотность материалов оболочковой формы и повышенная температура формы снижают скорость отвода теплоты от расплава, что способствует улучшению заполняемости формы. Благодаря этому возможно получение сложных стальных отливок с толщиной стенки 0,8 – 2 мм со значительной площадью поверхности. Улучшению заполняемости формы способствуют также и малая шероховатость ее стенок, возможность использования внешних воздействий на расплав, таких, как поле центробежных или электромагнитных сил, заливка с использованием вакуума и др.

Невысокая интенсивность охлаждения расплава в нагретой оболочковой форме приводит к снижению скорости затвердевания отливок, укрупнению кристаллического строения, возможности появления в центральной части массивных узлов и толстых (6 – 8 мм) стенок усадочных дефектов – раковин и пористости. Тонкие же стенки (1,5 – 3 мм) затвердевают достаточно быстро, и осевая пористость в них не образуется. Для уменьшения усадочных дефектов необходимо создавать условия для направленного затвердевания и питания отливок. Для улучшения кристаллического строения отливок используют термическую обработку.

Повышенная температура формы при заливке способствует развитию на поверхности контакта отливки с формой физико-химических процессов, результатом которых может быть как желательное изменение структуры поверхностного слоя отливки, так и нежелательное, т. е. приводящее к появлению дефектов поверхности.

Например, на отливках из углеродистых сталей характерным дефектом является окисленный и обезуглероженный поверхностный слой глубиной до 0,5 мм. Причина окисления и обезуглероживания отливок заключается во взаимодействии кислорода воздуха с металлом отливки при ее затвердевании и охлаждении. Основные факторы, влияющие на процесс обезуглероживания, – это состав газовой среды, окружающей отливку, температура отливки и формы, содержание углерода в отливке.

С увеличением содержания в окружающей отливку среде газов-окислителей (О2, СО2 и паров Н2О) при высоких температурах отливки и формы процессы обезуглероживания интенсифицируются. Поэтому небольшая скорость охлаждения отливки в нагретой оболочковой форме способствует увеличению глубины обезуглероженного слоя. Увеличение содержания углерода в стали повышает интенсивность обезуглероживания поверхностного слоя отливки. Для уменьшения глубины обезуглероженного слоя используют специальные технологические приемы, основанные на предотвращении или уменьшении контакта кислорода воздуха с затвердевающей отливкой, на создании вокруг отливки восстановительной газовой среды и на быстром охлаждении, т.е. сокращении длительности реакции. На отливках из легированных сталей следствием физико-химического взаимодействия материалов формы и отливки при высоких температурах появляются точечные дефекты (питтинги), приводящие к снижению коррозионной стойкости, жаростойкости и жаропрочности отливок и их браку.

Предупредить появление этого дефекта можно созданием восстановительной газовой среды в форме; проведением заливки форм в вакууме, в нейтральной или защитной среде; уменьшением или устранением взаимодействия оксидов отливки и формы; заменой ее огнеупорного материала, например кремнезема, основными огнеупорами (магнезитовыми, хромомагнезитовыми).

Наконец, стремление получить отливки с чистой гладкой поверхностью вызывает необходимость использования огнеупорных материалов с малыми размерами зерна основной фракции (менее 0,03 мм). Это снижает газопрони-цаемость оболочковой формы, создает опасность образования воздушных «мешков» в форме при ее заполнении, приводит к снижению заполняемости формы и образованию дефектов отливок из-за незаполнения форм.

Эффективность производства и область применения. Исходя из производственного опыта, можно выделить следующие преимущества способа литья в оболочковые формы по выплавляемым моделям:

  1. возможность изготовления из практически любых сплавов отливок сложной конфигурации, тонкостенных, с малой шероховатостью поверхности, высоким коэффициентом точности по массе, минимальными припусками на обработку резанием, с резким сокращением отходов металла в стружку;
  2. возможность создания сложных конструкций, объединяющих несколько деталей в один узел, что упрощает технологию изготовления машин и приборов;
  3. возможность экономически выгодного осуществления процесса в единичном (опытном) и серийном производствах, что важно при создании новых машин и приборов;
  4. уменьшение расхода формовочных материалов для изготовления отливок, снижение материалоемкости производства;
  5. улучшение условий труда и уменьшение вредного воздействия литейного процесса на окружающую среду.

Наряду с преимуществами данный способ обладает и следующими недостатками:

  1. процесс изготовления литейной формы является многооперационным, трудоемким и длительным;
  2. большое число технологических факторов, влияющих на качество формы и отливки, и соответственно связанная с этим сложность управления их качеством;
  3. большая номенклатура материалов, используемых для получения формы (материалы для моделей, суспензии, обсыпки блоков, опорные материалы);
  4. сложность манипуляторных операций изготовления моделей и форм, сложность автоматизации этих операций;
  5. повышенный расход металла на литники и поэтому невысокий технологический выход годного (ТВГ).
Читайте также:
Инструмент для кузовного ремонта своими руками

Указанные преимущества и недостатки определяют эффективную область использования литья в оболочковые формы по выплавляемым моделям, а именно:

  1. изготовление отливок, максимально приближающихся по конфигурации к готовой детали, с целью снизить трудоемкость обработки труднообрабатываемых металлов и сплавов резанием, сократить использование обработки давлением труднодеформируемых металлов и сплавов, заменить трудоемкие операции сварки или пайки для повышения жесткости, герметичности, надежности конструкций деталей и узлов;
  2. изготовление тонкостенных крупногабаритных отливок повышенной точности с целью уменьшить массу конструкции при повышении ее прочности, герметичности и других эксплуатационных свойств;
  3. изготовление отливок повышенной точности из сплавов с особыми свойствами и структурой.

Производство отливок по выплавляемым моделям находит широкое применение в разных отраслях машиностроения и в приборостроении. Использование литья в оболочковые формы для получения заготовок деталей машин взамен изготовления их из кованых заготовок или проката приводит к снижению в среднем на 34 – 90% отходов металла в стружку. При этом трудоемкость обработки резанием уменьшается на 25 – 85%, а себестоимость изготовления деталей – на 20 – 80%. Однако следует учитывать, что экономическая эффективность существенно зависит от выбора номенклатуры отливок, изготавливаемых этим способом. Только при правильном выборе номенклатуры деталей достигается высокая экономическая эффективность данного производства.

Литье по выплавляемым моделям – технология

Издавна литьё по выплавляемым моделям пользовалось популярностью. С помощью данной технологии выливались пушки, колокола, античные скульптуры. Технологии сегодняшнего дня значительно усовершенствовались. Они дают возможность сделать детали, которые отличаются сложными конструкциями, малым весом, не требуют механической доработки.

Технология

Этот метод используется для производства изделий из разных сплавов. Обеспечивается показатель качества до ±0,005 мм на каждые 25 мм поверхности. Указанная точность позволяет изготавливать изделия, которые не требуют дополнительной обработки. Залог успешности технологического процесса в том, что модель производится из быстро плавящегося вещества. Используется парафин, воск, канифоль либо их смесь.

Технологический процесс состоит из действий:

  1. Производство модели:
    • под модель берётся специальная форма из гипса, пластмассы, стали либо чугуна;
    • в нее заливается вещество образующее модель;
    • необходимо дождаться его полного застывания;
    • после этого специальная форма открывается, восковая модель вынимается и помещается в емкость под прохладную воду.
  2. Сборка моделей в блоки:
    • для производства качественного изделия модели собираются в простые и сложные блоки, в каждый из них может войти от 2 до 100 штук;
    • для увеличения прочности в блочную конструкцию устанавливают алюминиевые стойки;
    • их покрывают слоем модельного вещества до 25 мм;
    • блочные конструкции объединяются в литниковую систему.
  3. Нанесение на модель огнестойкой оболочки:
    • блок собранный из нескольких моделей помещается в емкость, где находится суспензия из керамики (кварцевая пыль, мелкие фракции шамота) и связывающего компонента (этилово силикатного раствора);
    • на протяжении суток он сушится в естественной среде, это время можно сократить до 40 минут под воздействием аммиака;
    • таким образом, на указанный блок поочередно наносится 46 слоёв огнезащитной оболочки, с тщательной просушкой каждого из них;
    • завершенная модель в огнезащитной оболочке помещается в нагретую воду 90°С;
    • за несколько минут модельное вещество растает и всплывет на поверхность воды, где оно собирается для следующего применения.
  4. Подготовление формы к заливке:
    • пустая оболочка промывается в воде и сушится в шкафу на протяжении 2 часов при 200°С;
    • сухая оболочка выставляется вертикально в жаростойкую опоку и по краям уплотняется кварцевым песком, помещается в печь на 2 часа при 950°С;
    • в печи испаряется оставшаяся влага, остатки модельного состава выгорают, оболочка спекается с огнеупорным материалом, повышая прочность;
    • расплавленный металл заливается в прокаленную горячую форму.
  5. Охлаждение отливки:
    • после того, как отливка остыла – оболочка разрушается;
    • изделие очищается от ее остатков, для чего поддается химической очистке;
    • далее изделие промывается водой и подвергается окончательной сушке.

В итоге, оно подлежит для проведения термической обработки и снятия контрольных мерок. Таким образом изготавливаются отливки необходимого размера и конфигурации.

Литниково-питающая система при литье по выплавляемым моделям

Ее особенности заключаются в следующем:

1. Этот метод продолжительное время используется в литейном производстве, дает возможность делать сложные конструкции, упрощает процесс производства. Система состоит из:

  • воронки для литья;
  • опоры;
  • питателей и зумпфа.

При заливке – струя делится в зумпфе, что уменьшает температурное воздействие. Это положительно влияет на качество отливки. Она применяется в машиностроении и других отраслях промышленности.

2. Могут проявиться следующие недостатки:

  • гидродинамический удар способен создать трещины в керамической форме;
  • увеличение струи литья может разрушить оболочку;
  • завихрения струи могут спровоцировать отслоение элементов и их попадание в структуру готового изделия.

Для предотвращения этого разработано техническое решение по разделу струи горячего металла, что оберегает общую конструкции от преждевременного разрушения.

Читайте также:
Как выбрать прибор для выжигания по дереву

3. Правильное соотношение между преимуществами и недостатками такой конструкции при осуществлении литья понизит негативное воздействие на 40%. Для этого необходимо сделать следующее:

  • модель производится из обычных материалов; на форму наносится определенное количество слоев, защищающих ее от температурного воздействия;
  • каждый слой после нанесения должен высохнуть на 100%;
  • в период заливки расплавленного металла плавно увеличивается струя.

Это все приводит к увеличению прочности оболочки и понижению воздействия на нее. Простое решение при литье по выплавляемым моделям приводит к использованию системы в промышленных масштабах. Что значительно удешевляет стоимость готовой продукции.

Изготовление выплавляемых моделей

Для этого применяются легкоплавкие составы, которые состоят из парафина, церезина, воска и других компонентов. Эти составы должны иметь свойства:

  • температура плавки 60–81,6 °С;
  • стабильная линейная усадка и расширение должны свестись к минимуму;
  • хорошая текучесть материала;
  • хорошая прочность и твердость в застывшем состоянии;
  • не прилипать к поверхности, минимальное образование золы;
  • не вступать в химические реакции с огнеупорными материалами пресс-формы; отсутствие вредных паров во время нагревания;
  • многократное применение;
  • малая стоимость комплектующих материалов.

Сущность заключается в том, что модельный материал должен собой заполнить все элементы формы и не допустить ее повреждения. А впоследствии, не нанеся ущерба вытечь из формы, освободив место для металлической заливки.

Операции получения отливки

Существуют особенности литья по выплавляемым моделям при производстве подобных изделий. К ним относятся:

  • Расплавленный металл заливается равномерно и постепенно. Это даёт возможность сделать выплавляемые детали с гладким и точным покрытием, которое не будет нуждаться в механической доработке.
  • Литьё должно иметь необходимую температуру, для каждого материала она разная.
  • Время заливки расплавленного состава будет зависеть от сложности будущей конструкции. Важно это делать постепенно, однако не затягивать процесс слишком долго.
  • Чтобы выплавить качественное изделие необходимо осознавать, что тонкие детали кристаллизуются и остывают быстрее чем массивные элементы.
  • Чтобы литьё остывало равномерно, форму оснащают специальным теплообменником в виде элементов с повышенной проводимостью тепла. Это может быть чугун либо графит.
  • При охлаждении литьё передает свою температуру на форму неравномерно, на ее внутренней стороне температура не отличается от остывающей заготовки.
  • Выбивка выплавляемой продукции производится после окончания процесса кристаллизации и полного остывания. Спешка может негативно сказаться на качестве изделия.

Благодаря выплавляемым моделям есть возможность сделать своими силами деталь любой сложности. Это дает возможность усовершенствовать производство необходимых предметов.

Плюсы и минусы процесса

Литьё по выплавляемым моделям имеет свои преимущества:

  • отсутствие разъема в форме приводит к повышению точности литья;
  • простота действий и дешевизна рабочего процесса;
  • возможность сделать огромное разнообразие форм для отливки;
  • широкий диапазон размеров и массы отливок;
  • дает возможность получить сложные конструкции из любых сплавов;
  • высокая точность изделия и чистота поверхностного слоя может исключить необходимость последующей механической обработки;
  • оболочка легко разрушается;
  • отливки хорошо очищаются от ее остатков.

Присутствуют и недостатки:

  • требует осторожности в ходе проведения технологического процесса литья;
  • длительность рабочего процесса подготовки формы;
  • данное производство является рентабельным только при его массовом применении;
  • необходимость проветривания в помещении;
  • следует строго придерживаться технике безопасности;
  • работа с расплавленным металлом требует особого внимания.

Как видим, литьё по выплавляемым моделям обладает достаточным количеством преимуществ, по этой причине оно широко применяется в различных отраслях машиностроения.

Цеха для литья по выплавляемым моделям находятся во многих самодостаточных заводах. Это позволяет делать качественные детали с большой точностью в короткие сроки, экономя денежные средства.

Учебные материалы

Применяется для стального литья, а также для получения отливок из цветных металлов и их сплавов при небольших размерах деталей (например, детали швейных машин, режущий инструмент сложной формы из очень твердых материалов, детали ружей, мелкие детали счетных машин). Этот метод обеспечивает очень высокую степень точности до ±0,005 мм на 25 мм длины отливки, после которого почти не требуется механической дообработки.

Сущность метода состоит в том, что модель изготавливается из легко–плавких материалов: стеарина, парафина, воска, канифоли или чаще из смеси этих материалов.

После получения формы при просушке и прокалке этих форм, модель в форме расплавляется и состав ее выливается из формы, таким образом форма получается неразъемная, цельная, что и обеспечивает высокую точность отливок. Формовочная смесь состоит из мелкого пылевидного песка, небольшого количества каолина и водного раствора жидкого стекла (Na2O·SiO2), т.е. представляет сметанообразную массу. Парафино-стеариновая модель, изготовленная в специальных прессформах для получения формы, погружается в эту смесь. В результате на поверхности модели образуется тонкая корка формы (толщиной 0,5÷2 мм), которая присыпается мелким песком.

Такая готовая форма с моделью внутри в течение 5–6 часов сушится на воздухе, а затем помещается в специальный сушильный шкаф литниковой системой вниз, где при t до 200°С модель расплавляется и вытекает из формы. Для упрочнения формы, она затем помещается в печь, где прокаливается при t3800–900°C. При этом остатки состава модели выгорают. Чтобы форма не разрушалась во время заливки металла ее ставят в специальные ящики из листвой стали и засыпают песком. Литниковая система обычно делается после получения самой формы. Причем в силу малых размеров деталей несколько форм блокируют и соединяют в общую литниковую систему. После заливки жидкого металла в такую форму и затвердения его, форма разрушается.

Читайте также:
Зажим для листового металла

Для лучшего отделения формовочной смеси от отливки, отливку погружают в щелочные растворы, где формовочная смесь растворяется и окончательно отделяется от отливки.

Пресс формы изготавливают из пластичных сплавов, цветных металлов, обжимая и спрессовывая их на специальную модель из стали, называемой эталоном при Р = 1,5÷2 атм (0,15…0,2 МПа).

Технологический процесс изготовления отливок литьем по выплавляемым моделям состоит из следующих основных операций.

Изготовление моделей

Модельный состав, состоящий из двух или более легкоплавких компонентов: парафина, стеарина, жирных кислот, церезина и др., в пастообразном состоянии запрессовывают в прессформы (рисунок 2.5, а). В качестве материала прессформ в зависимости от вида производства используют гипс, пластмассы, легкоплавкие металлы, сплавы, сталь или чугун. После затвердевания модельного состава прессформа раскрывается и модель (рисунок 2.5, б) выталкивается в ванну с холодной водой.

Рисунок 2.5 – Последовательность операций процесса литья по выплавляемым моделям:

1 – прессформа; 2 – модельный состав; 3 – модель; 4 – модельный блок;
5 – емкость с керамической суспензией; 6 – специальная установка для обсыпки; 7 – кварцевый песок; 8 – бак с водой; 9 – устройство для нагрева воды; 10 – электрическая печь; 11 – оболочки; 12 – жаростойкая опока;
13 – ковш с расплавленным металлом

Сборка модельных блоков

Для этого модели собирают в модельные блоки (рисунок 2.5, в) с общей литниковой системой. В один блок объединяют от 2 до 100 моделей. Соединяют модели в кондукторе, механически скрепляя или склеивая их. Одновременно ведется отливка литниковой системы.

Для сборки моделей в блоки в кондукторе выставляют металлические стояки из алюминия, наращивают на них слой модельного состава толщиной 25 мм и крепят к нему модели. Этот прием ведет к повышению прочности блока, сокращению расхода состава, обеспечению удобства транспортирования, хранения и просушивания блоков при нанесении обмазки.

Покрытие моделей огнеупорной оболочкой

Модельный блок погружают в керамическую суспензию, налитую в емкость (рисунок 2.5, г), с последующей обсыпкой кварцевым песком в специальной установке (рисунок 2.5, д). Используемая керамическая суспензия состоит из огнеупорных материалов (пылевидный кварц, тонкоизмельченный шамот, электрокорунд и другие материалы) и связующего (гидролизованный раствор этилсиликата).

Затем модельные блоки сушат 22,5 ч на воздухе или 20 – 40 мин в среде аммиака. На модельный блок наносят 46 слоев огнеупорного покрытия с последующей сушкой каждого слоя.

Выплавление модельного состава из форм производят в горячей воде (80 – 90°С) (рисунок 2.5, е). При выдержке в горячей воде в течение нескольких минут модельный состав расплавляется, всплывает на поверхность ванны, откуда периодически удаляется для нового использования.

Подготовка литейных форм к заливке

После извлечения из ванны оболочки промывают водой и сушат в шкафах (1,52 ч при 200°С). Затем оболочки ставят вертикально в жаростойкой опоке, вокруг засыпают сухой кварцевый песок и уплотняют его, после чего форму направляют в электрическую печь (рисунок 2.5, ж), в которой ее прокаливают (не менее 2 ч при 900 – 950°С).

В печи частички связующего спекаются с частичками огнеупорного материала, влага испаряется и остатки модельного состава выгорают.

Заливка расплавленного металла из ковша производится сразу же после прокалки в горячую литейную форму (рисунок 2.5, з).

Охлаждение отливок.

После охлаждения отливки форму разрушают. Отливки отделяют от литников и для окончательной очистки направляют на химическую очистку, затем промывают проточной водой, сушат, подвергают термической обработке и контролю.

Участки литья по выплавляемым моделям имеются на многих судостроительных и машиностроительных заводах. На них изготовляют сложные по конфигурации стальные отливки, получение которых другими способами или с применением механической обработки невозможно или привело бы к значительному усложнению технологического процесса и удорожанию продукции. К таким отливкам относятся в основном различные мелкие детали: турбинные лопатки, крыльчатки, решетки, распылители, угольники, кронштейны, рукоятки, ключи и другие детали высокой точности.

Электрошлаковое литье (ЭШЛ) – это способ получения фасонных отливок в водоохлаждаемой металлической литейной форме – кристаллизаторе, основанной на применении ЭШЛ расходуемого электрода. Применяется для получения точных крупных стальных (спец. сплавов) отливок ответственного назначения (фасонные элементы аппаратуры, работающие под давлением).

Читайте также:
Железная роза своими руками

Сущность заключается в том, что приготовление расплава (плавка) совмещено по месту и времени с заполнением литейной формы Vраспл. = Vкристал.

Уважаемые студенты!
Специалисты нашего сайта готовы оказать помощь в учёбе по разным предметам:
✔ Решение задач
✔ Выполнение учебных работ
✔ Помощь на экзаменах

Литье по выплавляемым моделям

Вопрос №11.

Сущность литья по выплавляемым моделям сводится к изготовлению отливок заливкой расплавленного металла в разовую тонкостенную неразъемную литейную форму, изготовленную из жидкоподвижной огнеупорной суспензии по моделям разового использования с последующим затвердеванием залитого металла, охлаждением отливки в форме и извлечением ее из формы.

Отличительными особенностями литья по выплавляемым моделям являются низкая теплопроводность и высокая начальная температура формы, что значительно снижает скорость отвода теплоты от залитого металла и способствует улучшению заполняемости полости формы; малая интенсивность охлаждения расплава приводит к снижению скорости затвердевания отливок, укрупнению кристаллического строения, появлению в массивных узлах и толстых стенках (толщиной 6. 8 мм) усадочных раковин и пористости; повышенная температура формы способствует развитию на поверхности контакта отливка – форма физико-химических процессов, приводящих к изменению структуры поверхностного слоя отливки, появлению различных дефектов на ее поверхности. Технологический процесс изготовления отливок литьем по выплавляемым моделям состоит из следующих основных операций: изготовления моделей и сборки модельных блоков; покрытия моделей огнеупорной оболочкой; выплавления модельного состава; подготовки литейных форм к заливке; заливки расплавленного металла в литейную форму, затвердевания и охлаждении отливок; выбивки отливок и их отделения от литниковой системы: очистки отливок и т.д.

Этим способом отливки получают путем заливки расплавленного металла в формы, изготовленные по выплавляемым моделям многократным погружением в керамическую суспензию с последующими обсыпкой и отверждением.

Разовые выплавляемые модели изготовляют в пресс-формах из модельных составов, состоящих из двух или более легкоплавких компонентов: парафина, стеарина, жирных кислот, церезина и др.

Модельный состав в пастообразном состоянии запрессовывают в пресс-формы 1 (рис. 4.36, а). После его затвердевания пресс-форма раскрывается и модель 2 (рис. 4.36, б) выталкивается в ванну с холодной водой.Затем модели собирают в модельные блоки 3 (рис. 4.36, в) с общей литниковой системой. В один блок объединяют 2 . 100 моделей.

Для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям используется жидкая формовочная смесь – керамическая суспензия, которая состоит из огнеупорных материалов и связующего.

В качестве огнеупорных материалов используются пылевидный кварц, тонкоизмельченный шамот, электрокорунд (А12О3) и другие материалы. Для обсыпки слоя суспензии применяется кварцевый песок. Связующим материалом здесь является гидролизованный раствор этилсиликата (C2H5O4)Si. Этилсиликат представляет собой смесь эфиров кремниевых кислот, содержащих 28 . 45 % кремнезема (SiO2). Для придания вяжущих свойств этилсиликат подвергают гидролизу, сущность которого состоит в замещении этоксильных групп (-ОС2Н5) гидроксильными (-ОН). При гидролизе используются органические растворители (технический ацетон, этиловый спирт и др.) и катализатор – соляная кислота. Образовавшиеся в результате реакции молекулы поликремниевых кислот nSiO2 • (n+1)Н2О повышают вязкость раствора и способствуют образованию силикозоля. При прокалке золь переходит в гель. Гель теряет влагу, и содержащийся в нем оксид кремния соединяет зерна огнеупора, при этом суспензия отвердевает.

Огнеупорную суспензию приготовляют в специальных мешалках, в бак которых загружают, например, пылевидный кварц (65 . 75 % от массы суспензии) гидролизованный раствор этилсиликата (35…25 %) и тщательно перемешивают до полного удаления пузырьков. Для приготовления суспензии используются и другие способы.

Формы по выплавляемым моделям изготовляют погружением модельного блока 3 в керамическую суспензию 5, налитую в емкость 4 (рис. 4.36, г), с последующей обсыпкой кварцевым песком 7 в специальной установке 6 (рис. 4.36, д). Затем модельные блоки сушат 2 . 2,5 ч на воздухе или 20 . 40 мин в среде аммиака. На модельный блок наносят четыре – шесть слоев огнеупорного покрытия с последующей сушкой каждого слоя.

Модели из форм удаляют выплавлением в горячей воде. Для этого их погружают на несколько минут в бак 8, наполненный водой 9, которая устройством 10 нагревается до температуры 80 . 90 °С (рис.4.36, е). При выдержке модельный состав расплавляется, всплывает на поверхность ванны, откуда периодически удаляется для нового использования. После извлечения из ванны оболочки промывают водой и сушат в шкафах в течение 15 2 ч при температуре 200 °С.
Затем оболочки 12 ставят вертикально в жаростойкой опоке 13, вокруг засыпают сухой кварцевый песок 14 и уплотняют его после чего форму направляют в электрическую печь 11 (рис. 4.36, ж), в которой ее прокаливают не менее 2 ч при температуре 900 . 950 °С. При прокалке частички связующего спекаются с частичками огнеупорного материала, влага испаряется, остатки модельного состава вы­горают. Формы сразу же после прокалки, горячими, заливают расплавленным металлом к, из ковша 15 (рис. 4.36, з). После охлаждения отливки форму разрушают. Отливки на обрезных прессах или другими способами отделяют от литников и для окончательной очистки направляют на химическую очистку в 45 %-ный водный раствор едкого натра, нагретый до температуры 150 °С. После травления отливки промывают проточной водой, сушат, подвергают термической обработке и контролю.

Читайте также:
Какая марка стали самая прочная

Керамическая суспензия позволяет точно воспроизвести контуры модели, а образование неразъемной литейной формы с малой шероховатостью поверхности способствует получению отливок с высокой точностью геометрических размеров и тоже с малой шероховатостью поверхности, что значительно снижает объем механической обработки отливок. Припуск на механическую обработку составляет 0,2…0,7 мм.

Заливка расплавленного металла в горячие формы позволяет получать сложные по конфигурации отливки с толщиной стенки 1 . 3 мм и массой от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов из жаропрочных труднообрабатываемых сплавов (турбинные лопатки), коррозионностойких сталей (колеса для насосов), углеродистых сталей в массовом производстве (в авто- и приборостроении, других отраслях машиностроения).

Технологический процесс изготовления отливок по выплавляемым моделям механизирован и автоматизирован. В массовом производстве используют автоматические установки для изготовления моделей, приготовления суспензии, нанесения ее на блоки моделей и обсыпки их кварцевым песком, для прокаливания и заливки форм и т.д., объединенные транспортными устройствами в автоматические линии.

Справочник: все, что вы должны знать о литье по выплавляемым моделям

Введение в литье по выплавляемым моделям

Если вы захотите сделать эти замысловатые металлические изделия, бывает довольно сложно найти подходящий металл, который можно использовать для обработки металла. Литье по выплавляемой восковой модели обычно помогает превратить некоторые металлы в красивые изделия.

Для некоторых металлических изделий может потребоваться высочайшая точность, чего нелегко достичь с большинством металлов. В утерянном воске есть все необходимое, чтобы без проблем взяться за подобные проекты.

В этом руководстве мы расскажем вам все, что вы должны знать о литье по выплавляемым моделям.

Что такое потерянное восковое литье

Литье по выплавляемым моделям (также называемое «искусственное литье», «точное литье» или cire perdue, что было переведено на английский с французского) – это процедура, с помощью которой копия металлической фигуры отливается из оригинальной скульптуры. Металлическим сплавам придают особую конструкцию из восковой формы.

В течение нескольких лет литье по выплавляемым моделям использовалось для изготовления ювелирных изделий и других ценных металлических изделий. Одна из причин его популярности заключается в том, что множество дубликатов продукта можно создавать столько раз, сколько возможно.

История литья по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям существует уже много лет. Считается, что самые ранние задокументированные известные случаи этой процедуры восходят к 3700 г. до н.э. после испытаний с использованием углерода-14. Их нашли в пещере сокровищ толпой на юге Израиля. Другие ранние примеры этой стратегии существуют во многих странах мира.

В древние времена на территории Месопотамии отливка по выплавляемым моделям активно использовалась для отливки небольших и огромных телескопов; В Южной Азии, Пакистан, было найдено уникальное медное ожерелье возрастом 6,000 лет, сделанное с помощью этой процедуры. Египет, Греция, Восточная Азия, Африка, Европа. Объекты, брошенные с помощью этого метода, были найдены по всему миру.

Литье по выплавляемой восковой модели используется для создания мелких деталей сложных металлических деталей, которые затем используются для различных промышленных целей. Эта система, возможно, началась много лет назад, однако, на тот момент, несмотря на то, что все играет важную роль в сегодняшнем кастинге.

Процесс литья по выплавляемой восковой модели: этапы работы

Отливка по выплавляемым моделям отливки источник researchgate

В некоторой степени литье по выплавляемым моделям – это стандартизированный процесс. Это просто означает, что у каждого отдельного литейного производства есть свои уникальные способы работы; все они стремятся следовать одному и тому же процессу.

Этот процесс состоит из нескольких этапов. Они есть;

1. Металлический инструмент вырезан из данных 3D CAD. Эта информация будет служить руководством для окончательного проектирования металлической детали или изделия.

2. Создана оригинальная позитивная модель для компонента. Эта модель создана из оснастки.

3. Затем воск собирается на направляющей системе, которая широко известна как «дерево».

4. Вокруг всей сборочной единицы образуется керамическая оболочка. Эта оболочка создается путем погружения и сушки. Это то, что называется инвестициями.

5. Затем оболочка депарафинируется при очень высоком давлении. Затем его нагревают в печи с целью повышения его механической прочности.

6. Затем расплавленный металл, который должен быть обработан, заливается в нагретый корпус.

7. Когда металл остывает, керамика разбивается, чтобы получить металл, который затвердел, принимая форму и конструкцию металла.

Читайте также:
Интересные изделия из металла

8. Деталь отрезается от «дерева». На металле могут быть выполнены отделочные и другие операции по механической обработке металла.

Дополнительный осмотр может проводиться только для проверки качества обработанных деталей.

Какой тип воска используется для литья по выплавляемым моделям?

Основной вид воска, который используется для этого процесса, – это микрокристаллический воск. Он липкий и податливый по своей природе.

Этот воск мягкий и имеет мелкую кристаллическую структуру. Такие особенности делают его идеальным топором даже для самых деликатных металлов, которые трудно обработать другими методами.

Какие материалы используются при восковой эпиляции по выплавляемым моделям?

Нет сомнений в том, что литье по выплавляемым моделям – это универсальный метод обработки материалов. Его можно использовать для обработки различных металлов, наиболее распространенными из которых являются:

-Сплавы на медной основе

-Нержавеющая сталь и родственные сплавы

-Никель и кобальт

Другие драгоценные металлы, которые используются для изготовления украшений, такие как золото и бронза, также подвергаются процедуре литья из воска.

Каковы преимущества и недостатки литья по выплавляемым моделям

Почему я должен отдавать предпочтение литью утерянного топора по сравнению с любым другим методом обработки ювелирных изделий и других металлических деталей?

Литье по выплавляемым моделям дает несколько преимуществ.

Первое преимущество заключается в том, что метод идеально подходит для небольших и сложных деталей. Давайте смотреть правде в глаза; большинство методов обработки металла используются для изготовления больших металлических деталей. Одной из особенностей этих деталей является то, что они легко калибруются.

С мелкими и сложными деталями трудно работать, поэтому литье по выплавляемым металлам является предпочтительным методом.

Еще одним преимуществом литья по выплавляемым моделям является то, что изделия редко требуют вторичной обработки или отделки. Поверхность литой металлической детали практически готова, поэтому повторная полировка может не потребоваться.

Получение дизайна для литья по выплавляемым моделям дешевле, чем проектирование для других методов обработки металла. Это возможно потому, что для получения дизайна не требуются угловые углы для обработки металла.

Литье по выплавляемым моделям, напечатанное на 3D-принтере, также является лучшим решением для металлов с высокой температурой плавления. Обработка таких металлов другими методами может быть затруднена, и потерянные вложения придут вам на помощь. Метод также применим к машинам с низкими температурами плавления.

Несмотря на многочисленные преимущества, литье по выплавляемым моделям имеет некоторые ограничения.

Один из недостатков литья по выплавляемым моделям – дороговизна капитала. Машины для литья по выплавляемым моделям довольно дороги, и они могут легко истощить ваши ресурсы.

Однако вы выбираете аутсорсинг услуг надежным компаниям по литью воска по выплавляемым моделям, и это облегчит вам финансовое бремя.

Еще одно ограничение метода литья по выплавляемым моделям состоит в том, что для его выполнения требуются квалифицированные специалисты. Литье по выплавляемым моделям – сложный процесс, с которым никто не может справиться. Как производитель, вы можете найти это дорого.

Хорошая новость в том, что у этой проблемы есть надежное решение. Позвольте лучшим компаниям по производству восковых изделий сделать эту работу за вас. У них есть адекватные квалифицированные специалисты, которые могут выполнить эту работу.

В чем разница между литьем по выплавляемым моделям и литьем в песчаные формы?

Между этими двумя методами литья всегда существовала путаница; литье по выплавляемым моделям или литье в песчаные формы. В чем разница между ними и какой из них использовать?

Первое отличие основано на их методах работы. Для литья в песчаные формы расплавленный металл заливают в форму, созданную путем уплотнения песка.

Из определения видно, что разница между этими двумя методами с точки зрения сложности.

Метод литья по выплавляемым моделям более сложен, чем метод литья в песчаные формы. Это автоматически означает, что он дороже метода литья в песчаные формы.

Еще одно отличие – это характер обрабатываемых деталей. Литье по выплавляемым моделям позволяет обрабатывать сложные детали, которые невозможно обработать методом литья в песчаные формы. Детали для литья в песчаные формы представляют собой относительно большие металлические детали.

Услуги по литью воска по выплавляемым моделям в China-Roche Industry

Вы дизайнер, ювелир или производитель и вам нужна услуга литья по выплавляемым моделям для нашего продукта? Позвольте Roche Industry решить эту важную, но деликатную задачу за вас. Мы являемся одной из самых авторитетных компаний по литью литейных изделий в Китае, которой вы можете полностью доверять.

Мы предоставляем нашим клиентам специализированные услуги по литью металлов по выплавляемым моделям. Под этим мы подразумеваем, что мы настраиваем услуги для полного удовлетворения ваших конкретных промышленных потребностей.

Читайте также:
Изготовление деревянной мебели своими руками

У нас есть целый ряд высокотехнологичного оборудования, способного эффективно выполнять любое сложное литье. Это подтверждается группой экспертов по литью по выплавляемым моделям, которые полностью посвящены удовлетворению потребностей клиентов.

Мы всегда готовы выполнить работу, независимо от масштабов проекта. Просто свяжитесь с нами, чтобы получить услуги литья по выплавляемым моделям премиум-класса в Китае.

Рошиндустри специализируется на высоком качестве Быстрое прототипирование, быстрый мелкосерийное производство и крупносерийное производство. Услуги быстрого прототипа, которые мы предоставляем, – это профессиональный инжиниринг, Обработка CNC включая фрезерные и токарные станки с ЧПУ, Изготовление листового металла или прототипирование листового металла, Умрите литье, металлическое тиснение, Вакуумное литье, 3D печать, SLA, Изготовление прототипов методом экструзии пластика и алюминия, Быстрая оснастка, Быстрое литье под давлением, Обработка поверхности закончить услуги и другие услуги быстрого прототипирования Китая, пожалуйста свяжитесь с нами прямо сейчас.

Ссылки на связанные источники:

Технология литья по выплавляемым моделям: плюсы и минусы

Технология литья по выплавляемой модели разработана с целью отливки целой массой крупных и мелких деталей, арматуры, режущего или хирургического инструмента, элементов электронных и оптических приборов. Метод часто применяется при изготовлении комплектующих элементов для промышленного и производственного оборудования, в художественном литье, в авиации, тяжелом машиностроении, космонавтике, нефтяной и газовой промышленности.

  • Достоинство литья по моделям
  • Как осуществляется процесс
  • Плюсы отлитых деталей
  • Автоматизированное производство

Достоинство литья по моделям

К положительным качествам технологического процесса относится высокая точность отлива детали до 4 класса точности с чистой поверхностью, не требующей дополнительной обработки. Важной особенностью метода также является возможность получить изделие сложной конфигурации, при обычном способе изготовления которого потребуется сборка из отдельных элементов. Изготовление отливки из твердых сплавов металла позволяет получить продукцию с шероховатостью поверхности до 6 класса от Rz=20 мкм до Ra=1,25 мкм в соответствии с требованиями ГОСТ 2789–59 .

Как осуществляется процесс

При серийном производстве мелких или крупных деталей разрабатывается эскиз и чертеж изделия, выполняется макет и пресс-форма, подбирается материал из металла, гипса, огнеупорной глины. Производственный процесс выполняется в следующей последовательности:

  1. сборка разъемной литейной формы;
  2. разогретая воскообразная масса легкоплавкого вещества (парафин, стеарин, воск) заливается в отверстие формы под давлением 2,5−3 атм;
  3. после охлаждения заготовки соединяются в блоки методом пайки с литниковой системой.

Принцип литья по выплавляемым моделям заключается в изготовлении материала на основе неразъемной формы, обеспечивающей высокую точность готового продукта. Выбранный способ литья помогает получить детали с толщиной стенок 0,5 мм из стали тугоплавкого сплава, не поддающегося механической обработке.

Готовый продукт подвергается облицовке суспензией, в состав которой входит кварц пылевой фракции и жидкое стекло или этилсиликат.

Облицовочная жидкость, для приготовления которой используется этилсиликат [Si (OC 2 H 5) 4], содержащий в составе 32 или 40% SiO 2, наносится в несколько слоев. В процессе гидролиза суспензии принимает участие этиловый спирт. Каждый последующий слой облицовки обсыпается мелким промытым песком из кварца или порошком измельченного маршалита, высушивается, после чего цикл повторяется от 5 до 11 раз. Модельный состав вытапливается паром, горячей водой или прогревом.

Формирование формы занимает от 2 часов до 2 суток, в конечном результате получается твердая оболочка толщиной до 3 мм, после чего пресс-форма переходит на участок выплавки модели из формы методом разогревания в термическом шкафу при температуре +120 0 С…+150 0 С или в горячей воде 90 0 С. После удаления наполнителя форма помещается в опоку и засыпается сухим порошком из кварца, циркона, электрокорунда или магнезита.

На следующем производственном этапе подготовленная форма переносится в термическую печь для выжига остатков легкоплавкой массы и последующей закалки при температуре

900 0 С в течение 4 часов. После завершения прогрева форма заполняется расплавленным металлом, оставляется до охлаждения, отливок удаляется из литниковой системы, подвергается термической обработке и финишной очистке. Хранят модели в термостате или в холодной проточной воде.

Особенностью огнеупорной суспензии является изменение физического состояния облицовочного раствора при изменении рецептуры. Если в подготовленную чистую суспензию ввести водный раствор щелочи, то запускается процесс затвердения, благодаря которому появляется возможность получения основы для изготовления разъемной керамической формы.

Плюсы отлитых деталей

Достоинством метода производства изделий по моделям является возможность использовать экономически выгодную неразрушающую технологию для изготовления номенклатуры единичной, серийной или массовой продукции с высокими требованиями по точности размеров и чистоте отделки. Выплавляемые легкоплавкие модели для деталей мелкой формы, сложной конфигурации и крупных изделий изготавливаются из органических материалов:

  1. парафина;
  2. церезина;
  3. стеарина;
  4. торфяного битума;
  5. полистирола;
  6. канифоли;
  7. буроугольного воска;
  8. полиэтилена;
  9. озокерита и пр.

При выборе модельного состава учитывается комплекс физических свойств материала. Выплавляемые модели должны соответствовать следующим требованиям:

  1. плавкостью при температуре от 60 0 С до 100 0 С;
  2. минимальной усадкой и расширением;
  3. хорошей текучестью;
  4. механической прочностью;
  5. минимальным показателем зольности и прилипания к предметам и рукам;
  6. химической инертностью;
  7. экологической безопасностью;
  8. возможностью повторного использования;
  9. хорошей адгезией с облицовочной жидкостью;
  10. возможностью механизации и автоматизации процесса;
  11. экономным расходом металла.
Читайте также:
Как воронить металл в домашних условиях

Технологический процесс по выплавляемым моделям позволяет изготавливать детали из легированной и углеродистой стали, цветного сплава или чугуна. Способом литья металла в оснастку изготавливается кокиль, штамп, пресс-форма, стержневая или формовочная оснастка, детали автомобилей и стрелкового оружия. Получение отливок в разъемной керамической форме (шликере) производится в несколько этапов:

  1. заливка в опоку суспензии;
  2. отвердение формы;
  3. извлечение полученной модели из полусферы;
  4. термическое прокаливание полуформы;
  5. сборка и заливка полуформ расплавленным металлом.

Автоматизированное производство

Процесс литья по выплавляемым формам, технология которого адаптирована под автоматическую установку, одновременно позволяет изготавливать стояк и воронку для литниковой системы.

К отливкам из металла государственным стандартом предъявляются такие же требования, как и к продукции, полученной другим способом. Плавка рабочего материала осуществляется по заводской технологии.

Выбивка отливки производится после охлаждения пресс-формы на пневматической установке с поворотом опоки на 180 С для удаления сыпучего наполнителя. Отделение заготовки производится несколькими способами:

  1. вибрацией на специальной платформе;
  2. продавливанием через обрезную форму штампа;
  3. отрезкой электроинструментами;
  4. анодной и механической резкой.

Очистка заготовок от оболочки из шликера производится методом выщелачивания горячим раствором КОН. Остаточные фрагменты зачищаются инструментами со щеточной или наждачной насадкой.

Степень чистоты поверхности отливки зависит от состояния и конструкции пресс-формы, вида модельного состава, фракции кварцевого песка, способа выплавления состава и режима прокалки оболочек, химического состава отливки.

Плотность материала отливки формируется положением формы на рабочей платформе. Компенсацию усадки стали в процессе затвердения обеспечивает конструкция питающей системы. Точность исполнения металлической отливки проверяется оптическим компоратором. К недостаткам литья по модели относится сложность и длительность технологического процесса, высокая стоимость оснастки.

Литье по выплавляемым моделям: Изготовление форм

Изготовление форм

В качестве огнеупорной основы формовочных смесей применяют кварцевый песок, пылевидный кварц, плавленый кварц, электрокорунд, циркон, дистен-силлиманит, шамот, магнезит, графит. Связующими материалами служат этилсиликат, жидкое стекло, гипс.

Приготовление огнеупорной суспензии и гипсовой массы.

Огнеупорные суспензии (этилсиликаты и жидкостекольные), как правило, готовят в специальных установках.

Приготовление этилсиликатной суспензии. Для приготовления этилсиликатной суспензии рекомендуется использовать установки. У которых частота вращения крыльчатки составляет до 2500 мин-1. На практике суспензию иногда готовят вручную, если к качеству поверхности отливки не предъявляется высоких требований.

Этилсиликатную суспензию готовят двумя способами – раздельным и совмещенным.

При раздельном способе предварительно готовят гидролизрованный этилсиликат, затем в него вводят огнеупорную составляющую при постоянном перемешивании. Суспензию выдерживают в течении получаса до полного удаления из нее пузырьков замешанного воздуха.

При использовании совмещенного метода в этилсиликат сначала вводят, непрерывно перемешивая, растворитель ( гидролизный спирт, ацетон или изопропиловый спирт). Затем всыпают часть (0,7-0,8 от общего количества) огнеупорного материала и перемешивают в течении 10-15 мин. Далее вливают воду, подкисленную соляной или азотной кислотой, продолжая перемешивать в течении 30-40 мин. Наконец, добавляют оставшуюся часть огнеупорного материала и специальные добавки (глицерин, борную кислоту и др.), перемешивают еще в течении 10-15 мин.

Приготовление жидкостекольной суспензии. Для приготовления жидкостекольной суспензии в жидкое стекло добавляют сначала огнеупорную глину (глинозем или шамот, а затем пылевидный кварц. Огнеупорные составляющие вводят при непрерывном перемешивании в течении часа. Для улучшения технологических свойств в суспензию иногда добавляют 4% веретенного масла. Готовую суспензию выдерживают в течении 5-8 мин до удаления пузырьков воздуха.

Приготовление гипсовой массы. Жидкую гипсовую массу для форм, в которые заливают алюминиевые и магниевые сплавы готовят обычно в смесителях пропеллерного типа. В воду предварительно вводят замедлитель схватывания (0,15-0,30% от массы сухой смеси).

Если форма предназначена для литья магниевых сплавов, добавляют также 1% борной кислоты для предотвращения загорания магния при заливке. Кислота, кроме того, замедляет схватывание гипса.

Составы некоторых огнеупорных покрытий приведены в таблице 3

Таблица 3. Составы огнеупорных покрытий

Заливаемые сплавы покрытия Состав суспензии Закрепляющая присыпка
Связующее Массовая доля связующего, % Огнеупорный материал Массовая доля огнеупорного материала, % Огнеупор Размер зерна, мм
Углеродистые стали, чугун Этилсиликатное Гидролизованный этилсиликат 30-40 Пылевидный кварц 60-70 Кварцевый песок 0,20-0,40
Комбинированное с упрочняющим жидкостекольным покрытием Гидролизованный этилсиликат (облицовочные слои) 30-40 Пылевидный кварц 60-70 Кварцевый песок 0,20-0,40
Жидкое стекло (упрочняющие слои) 40 Пылевидный кварц + глина (Н2О до 10-15%) 60 Кварцевый песок 0,20-0,40
Титановые сплавы Комбинированное Гидролизованный этилсиликат 43-48 Электрокорунд (м5-М7-20%, М40-80%) 52-57 Электрокорунд шлифзерно
Жидкое стекло 40 Электрокорунд М40 60 Электрокорунд
Цветные сплавы Гипсовая форма Вода (99,7%), замедлитель схватывания (0,3%) 40 Гипс (40%), кварцевый песок (50%), асбест (10%) 60
Этилсиликатное Гидролизованный этилсиликат (98%), борная кислота (2%) 32 Электрокорунд (м5 – 70%), М7-30%) 78 Электрокорунд 0,40
Читайте также:
Дополнительный ресивер для компрессора своими руками

Нанесение огнеупорного покрытия на модель

Перед нанесением огнеупорного покрытия модель обезжиривают 1,5 %-ным водным раствором нейтрального мыла, соды или олеиновой кислоты и т.п.

Огнеупорное покрытие наносят на модель путем однократного погружения в суспензию, или двух-, или трехкратного с интервалами 10-25 с для сушки очередного слоя на воздухе. Модельный блок после последнего погружения в суспензию обсыпают зернистым огнеупорным материалом. Если предусмотрено вытапливание модели в горячей воде, жидкостекольное покрытие закрепляют 18 %-ным водным раствором хлористого аммония, подкисленного 0,3 % соляной кислоты. Для закрепления покрытия модель после нанесения очередного слоя погружают в бачок с закрепителем на 40-90 с.

При изготовлении комбинированных форм для получения отливок из цветных сплавов модель погружают в подготовленную быстротвердеющую гипсовую массу и выдерживают в ней до затвердевания массы.

Сушка огнеупорного покрытия

Для формирования керамической оболочки огнеупорное покрытие подвергают воздушной, воздушно-аммиачной и вакуумно-аммиачной сушке.

Как показывает практика, огнеупорное покрытие на основе этилсиликата можно высушить на воздухе за 4-10 ч. Продолжительность сушки зависит от числа нанесенных слоев, от размеров и сложности модели. Продолжительность воздушно-аммиачной сушки составляет 1,0-3,5 ч, вакуумно-аммиачной сушке – 15-30 мин.

Для сушки моделей в аммиачных шкафах берут 1,5-2,0 л аммиачной воды плотностью 0,89-0,95 г/см 3 на 1м 3 объема сушильного шкафа. Температура в шкафу составляет 18-25 o С.

Комбинированные покрытия, включающие два или три упрочняющих жидкостекольных слоя, сушат на воздухе в течении 5-6 ч. Причем температура сушки составляет 22-28 o С для этилсиликатного слоя и 22-31 o С для жидкостекольного.

Ускоренную сушку комбинированных форм, основанную на взаимном закреплении чередующихся этилсиликатного и жидкостекольного слоев, производят потоке воздуха со скоростью 4-5 м/с при температуре 25-28 o С в течении 1,5-2 .

Удаление модельного состава из керамических оболочек

Модельный состав из керамических оболочек может удаляться несколькими способами, а именно: выплавлением (легкоплавкие модельные составы), растворением (составы на основе карбамида и пенополистирола) или выжиганием (блочный полистирол и пенополистирол).

Выплавление. Легкоплавкие модели выплавляют в горячей воде, в расплавленном модельном составе той же марки, горячим воздухом в камерных электрических печах, в паровой камере, в автоклаве.

Удаление моделей в горячей воде обычно производят в специальных емкостях при температуре 96-98 o С. Возврат модельного состава при этом составляет 90-95 %. Керамические оболочки после удаления моделей подсушивают на воздухе не менее 3 ч или в сушильном шкафу при 110-150 o С в течении 1-2 ч.

Удаление моделей в расплавленном и перегретом (на 30-40 o С) модельном составе той же марки обеспечивает некоторое упрочнение оболочек, но при этом увеличивается расход модельного состава (возврат составляет менее 70 %).

Выплавление модельного состава горячим воздухом производят в специальных установках при температуре 120-200 o С в течении 10-20 мин. Возврат модельного состава при этом равен 80-90 %.

При использовании камерных сушил удаление моделей продолжается 6-8 ч при температуре 110-120 o С.

Растворение. Модели из пенополистирола растворяют в толуолоацетоновом растворителе (1:1) от 15 мин до нескольких часов, в зависимости от плотности материала.

Выжигание. Модели из блочного полистирола выжигают обычно в печах, прокаливая при температуре 950-980 o С.

Модели из гипсовых форм выплавляют обычно в паровой камере под давлением 0,025 Мпа в течении 3-4 ч. Возврат модельной массы составляет90 %.

Прокаливание формы

После удаления модельного состава керамическую оболочку готовят к заливке металла. Возможны несколько вариантов. Если оболочка достаточно прочна, ее прокаливают и ставят под заливку. Если прочность оболочки недостаточно высока, чтобы исключить разрешение при заливке, ее заформовывают в опоки из жаростойкой стали и засыпают сухим наполнителем: кварцевым песком, отходами керамических покрытий, шамотом, магнезитом и др. иногда используют жидкий наполнитель с цементом, иногда ограничиваются применением “пробки” на сухом наполнителе.

Чтобы удалить остатки модельного состава и завершить формование керамики, опоки с помещенными в них оболочками прокаливают в электрических ли газовых камерных печах. Желательно оболочки на основе кварца, электрокорунда, циркона, шамота прокаливать при температуре 1200-1300 o С в течении 10-30 мин. Если температуру снизить до 900 o С, продолжительность прокаливания увеличивается на несколько часов.

Гипсовые формы для литья алюминиевых сплавов рекомендуется прокаливать при температуре до 600 o С в течении 3-12 ч, для литья медных сплавов – при температуре до 700 o С в течении 5-20 ч, для литья магниевых сплавов – при температуре до 500 о С в течении 12-15 ч.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
gmnu-nazarovo.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: