Литье по выплавляемым и выжигаемым моделям

Литье по выплавляемым и выжигаемым моделям

Литье по выплавляемым моделям. Этот оригинальный процесс применяется при производстве отливок очень сложней конфигура­ции, требующих многооперационной механической обработки (ло­патки газовых турбин, фрезы и др.), из любых сплавов, в том числе из высоколегированных сталей и сплавов, обладающих высокой температурой плавления, а также не поддающихся механической обработке и ковке из-за высокой твердости. При этом получают очень точные отливки массой от 0,02 до 100 кг, с толщиной стенок до 0,5 мм и отверстиями диаметром до 2 мм. Его характерной осо­бенностью является использование неразъемных форм, которые получают по разовым выплавляемым моделям, изготовленным из смеси таких легкоплавких материалов, как парафин, церезин, буроугольный воск и др. Неразъемные формы изготавливают из час­тиц огнеупорного материала (цирконовая мука, корунд, пылевид­ный кварц и др.) с добавкой связующего вещества (этилсиликат, жидкое стекло и-др.).

Технологический процесс литья в неразъемных формах включает следующие операции:

1. Изготовление пресс-форм. В качестве материалов для этого обычно используют сталь или алюминиевые сплавы.

2. Приготовление легкоплавкого (с температурой плавления около 80° С) модельного состава.

3. Изготовление модельного блока (рис. 3):

а) изготовление секций легкоплавких моделей / путем запрессовки модельного состава под давлением 2—3 ат в пресс-форму;

б) нанизывание литниковой чаши 5 и звеньев легкоплавких моделей на металлическую оправку 2 стояка. Применение металлической оправки обеспечивает высокую прочность модельного блока, чтодает возможность сэкономить модельные материалы;

в) припаивание легкоплавкого колпачка 3 к верхнему звену восковых моделей с помощью электрического паяльника (рис.3, а).

4. Изготовление огнеупорной неразъемной (корковой) формы:

а) покрытие модельного блока огнеупорной обмазкой, которую наносят чаще всего трехкратным окунанием мелких блоков и че­тырех-, пятикратным окунанием крупных с просушкой на воздухе после нанесения каждого слоя в течение 1—2,5 ч. Каждый слой огнеупорного покрытия перед сушкой обсыпают сухим мелким кварцевым песком, прокаленным при температуре 400—500° С, что увеличивает прочность формы. Толщина оболочки достигает 3—• 5 мм;

б) сушка покрытий модельных блоков;

в) удаление из модельного блока металлического основания —оправки 2;

г) выплавление из огнеупорной корковой формы легкоплавких модельных блоков в ванне с горячей (90° С) водой или в газовой печи;

д) формовка полученных форм 6 в опоке 7 путем засыпки кварцевым песком 8 (рис. 3, б).

5. Прокаливание опочной формы в электрической печи при температуре 850—900° С для выжигания остатков модельной массы из корковой формы и придания ей окончательной прочности.

6. Приготовление литейного расплава и его заливка в формы.

7. Выбивка комплектов отливок из опоки.

8. Освобождение отливок от керамической корки и отделение литниковой системы.

9. Термическая обработка и очистка отливок.

Процессы литья по выплавляемым моделям механизированы и автоматизированы путем применения карусельных установок для производства моделей, автоматов для нанесения на модельные бло­ки огнеупорного покрытия, машин-пескосыпов и различных транс­портных средств. В последние годы созданы цехи с поточным авто­матизированным потоком (Минский и Горьковский автозаводы и др.), отличающиеся высокой организацией труда и высокими тех­нико-экономическими показателями.

Метод, литья по выплавляемым моделям дает большой эконо­мический эффект при получении особо сложных деталей. В каче­стве примера можно сослаться на опыт Подольского завода швей­ных машин им. М. И. Калинина. Сетка челнока швейной машины, масса которой в готовом виде составляет 20 г, ранее изготавлива­лась путем механической обработки из прутка автоматной стали массой 42 г. Переход на литье по выплавляемым моделям устра­нил 27 операций механической обработки и сократил расход метал­ла на 90%, высвободил на 44% оборудование, позволил сократить производственные площади на 40%.

Рис. 3. Модельный блок (а) и неразъемная литейная форма (б) для получения заготовок втулки велосипеда:

1 — разовые модели, 2 — металлическое основание стояка, 3 — колпачок, 4 — легкоплавкая часть стояка, 5 — модель литниковой чаши, в—корковая не­разъемная форма, 7 — опока, S — огнеупорная засыпка

Литье по выжигаемым моделям.Благодаря развитию химии и полимеров в последние годы литейщики получили новый перспек­тивный материал для разовых моделей — пенополистирол, позво­ляющий разработать новую прогрессивную технологию получения точных отливок, которую принято называть «Литье по выжигаемым (газифицируемым) моделям». Пенополистрол обладает специфиче­скими свойствами: он в 50—100 раз легче дерева, легко режется го­рячей проволокой. Склеивая отдельные его куски простой формы, можно получать модели различной сложной конфигурации, отли­чающиеся большой точностью, так как формовочные уклоны для выжигаемых моделей не нужны.

Рис. 4. Схема получения отливки в форме с полистироловой моделью:

а —отливка, б — модель с литниковой системой из полистирола, в —форма до за­ливки, г —форма во время заливки

Процесс литья отливок по газифицируемым моделям применяется при получении отливок массой до 3,5 тиз чугуна, стали и цвет­ных сплавов и имеет специфические особенности (рис. 4): поли­стироловая модель отливки с приклеенными к ней пенополистиро-ловыми элементами литниковой системы (рис. 4, б)заформовывается обычным способом в опоке песчано-глинистой формовочной смесью (рис. 4, в).Отливка (рис. 4, а)образуется путем запол­нения расплавом полости формы, полученной в результате выжи­гания им пенополистироловой модели (рис. 4, г).

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2019 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

Источник: studopedia.org

Литье по выплаляемым моделям. Выплавляемые, выжигаемые и растворяемые модели

Сущность литья по выплавляемым моделям заключается в использовании точной неразъемной разовой модели, по которой, из жидких формовочных смесей изготовляется неразъемная керамическая оболочковая форма; перед заливкой расплава модель уда­ляется из формы выплавлением-выжиганием, растворением или испарением; для удаления остатков модели и упрочнения форма может быть нагрета до высоких температур, что улучшает ее заполняемость расплавом.

Основные операции технологического процесса. Модель или звено моделей 2 изготовляют в разъемной пресс-форме 1, рабочая полость которой имеет конфигурацию отливки с припусками на усадку и обработку резанием (рис. 1.1, а). Модель изготовляют из материалов, имеющих невысокую температуру плавления (воск, стеарин, парафин>, способных растворяться (карбамид) или сго­рать без образования твердых остатков (полистирол). Готовые модели или звенья моделей собирают в блоки 3 (рис. 1.1, б) имеющие модели элементов литниковой системы из того же ма­териала, что и модель. Блок моделей состоит из звеньев централь­ная часть которых образует модели, питателей и стояка. Модели чаши и нижней части стояка изготовляют отдельно и устанавли­вают в блок при его сборке. Блок моделей погружают в емкость с жидкой формовочной смесью — суспензией для обо­лочковых форм, состоящей из пылевидного огнеупорного материа­ла, например кварца пылевидного или электрокорунда, и связую­щего (рис. 1.1, в). В результате на поверхности модели образуется тонкий (менее 1 мм) слой 4 суспензии. Для упрочнения этого слоя, увеличения его толщины на него наносят слои огнеупорного зернистого материала 5 (мелкий кварцевый песок, электрокорунд, зернистый шамот) (рис. 1.1, г). Операции нанесения суспензии и обсыпки повторяют до получения на модели оболочки требуемой толщины (3—10 слоев).

Каждый слой покрытия высушивают на воздухе или в парах аммиака б, что зависит от связующего (рис. 1.1, д). После сушки оболочковой формы модель удаляют из нее выплавлением, растворением, выжиганием или испарением. На рис. 1.1, е показан процесс удаления выплавляемой модели в горячей воде 7воды = 373 К). Так получают многослойную оболочковую форму по выплавляемой модели. Для упрочнения перед заливкой оболочковую форму помещают в металлический контейнер и засыпают огнеупорным материалом 8 (кварцевым песком, мелким боем использованных оболочковых форм) <рис; 1.1, ж). Для удаления остатков моделей из формы и упрочнения связующего контейнера с оболочковой формой помещают в печь 9- для прокаливания (рис. 1.1, з. Форму прокаливают при температуре 1223—1273 К. Прокаленную форму 10 извлекают из печи и заливают расплавом (рис.1.1, 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 сократить продолжительность прокаливания формы перед заливкой.

Читать еще:  Конвектор ballu camino инструкция

Малая шероховатость поверхности формы при достаточно высокойогнеупорности н химической инертности материала позво­ляет получать отливки с поверхностью высокого качества.

После очистки отливок от остатков оболочковой формы шероховатость. их поверхности характеризуется величинойRz =40-10 мкм , а в отдельных случаях достигает 2,5 мкм.

Отсутствие операций разъема моделей иформы, использование для изготовления моделей материалов, позволяющих не разбирать форму при удалении модели, высокая огнеупорность материалов формы, нагрев ее до высоких температур перед заливкой, что улуч­шает заполняемость, дают возможность получить отливки слож­нейшей конфигурация максимально приближающиеся к конфигу­рации готовой летала практически из любых сплавов. Поэтому литье по выплавляемым моделям относится к прогрессивным материало- а трудосберега­ющим технологическим процессам обработки металлов. |

Приготовление модельных составов

Легкоплавкие модельные составы приготовляют расплавлени­ем составляющих в водяных или масляных банях с электрическим обогревом.

Исходные материалы перед загрузкой измельчают до кусков
размером 30—50 мм для ускорения плавления. Материалы загру­жают в порядке возрастания их температур плавления или рас­творимости. Расплавленный модельный состав перемешивают и фильтруют через металлическую сетку 02. Готовый модельный состав используют для изготовления моделей или разливают
в изложницы для последующего употребления.

Парафино-стеариновые составы с добавками, составы с буроугольным воском (Р-3) перемешивают особенно тщательно. Если составы содержат этилцеллюлозу, то сначала расплавляют мате­риалы, в которых этилцеллюлоза хорошо растворяется (церезин, стеарин и др.), доводят температуру состава до 393—413 К, при непрерывном перемешивании вводят этилцеллюлозу, просеянную через сито 02. После растворения этилцеллюлозы вводят осталь­ные материалы. Модельный состав тщательно перемешивают и фильтруют.

Пастообразные модельные составы приго­товляют охлаждением жидкого состава при непрерывном переме­шивании в специальных смесителях. Воздух замешивается в модельный состав в количестве 8—12 % по объему. Для этого исполь­зуют лопастные; поршневые, шестеренные смесители. Наибольшее применение нашли шестеренные и поршневые смесители.

Поршневые смесители менее производительны, так как они пе­риодического действия и процесс замешивания воздуха протекает в них

20 мин. Поэтому их используют в основном в серийном я мелкосерийном производстве.

Тугоплавкие модельные составы приготовляют в тигельных поворотных электропечах с терморегуляторами; тигли изготовляют из коррозионно-стойких сталей, не взаимодействующие с модель­ным составов. Для приготовления модельных составов типа КПсЦ сначала растворяют церезин, затем вводят канифоль нагревают состав до 413—430 К; фильтруют расплав, нагревают его до 493 К и постепенно засыпают полистирол, перемешивая расплав. Затем модельный состав выдерживают 30—40 мин, охлаждают до 453 К, снова выдерживают до полного выделения пузырей газа, и заливают в пресс-формы.

Растворимые модельные составы приготовляют сплавлением составляющих в тигельных электропечах. Перед расплавлением карбамид высушивают при температуре 373—383 К. для удаления влаги. Высушенную соль расплавляют совместно с пластификатором (борной кислотой) в металлических тиглях из коррозинностойкой стали при температуре 393—403 К. Расплав фильтруют изаливают в пресс-формы. Высокая по сравнению с легкоплав­кими составами теплопроводность модельного состава способствует быстрому затвердеванию моделей в пресс-форме. Этот процесс менее длительный, малооперационный.

Карбамидные составы гигроскопичны, поэтому модели должны храниться в сухом воздухе.

Выжигаемые модельные составы приготовляют перемешива­вшем гранул вспенивающегося полистирола ПСВ со смачивателем и пластификатором. В начале в гранулы вводят 10%-ный спирто­вой раствор бутилового эфира стеариновой кислоты в количестве 0,03—0,05 мас..% полистирола, тщательно перемешивают и затем вводят0,003- 0,005% 1%-ного раствора смачивателя НБ или 0,01—0/03% 10%-ного водного раствора полиэтиленоксида.

5.Выбивка, обрезка, очистка отливок, полученных литьем по выплавляемым моделям.

Заливка форм.Температура форм перед заливкой зависит от толщины стенок и материала отливки. Обычно расплав зали­вают в горячие формы (1023—1173 К) сразу после их прокали­вания. Стали и жаропрочные сплавы для тонкостенных отливок заливают при температуре 1793—1873 К, медные сплавы — при 1173—1373 К, алюминиевые сплавы — при 973—1073 К. При из­готовлении отливок с массивными стенками расплав заливают в формы, охлажденные до 473—673 К, что способствует улуч­шению структуры отливок.

При изготовлении тонкостенных отливок из жаропрочных сталей и сплавов, склонных к окислению, плавку производят в вакуумных плавильно-заливочных установках .Эти установки имеют камеры, в которых располагаются печи для подогрева оболочковых форм перед заливкой расплава. Перед плавкой форму устанавливают в печь подогрева. После приготовления расплава форму перемещают вместе с печью подогрева на — позицию заливки и заливают расплавом. При изготовлении тонкостенных отливок из сплавов, обладающих пониженной жидкотекучестью (сплавы титана, некоторые высокопрочные стали), заливку форм -для улучшения их заполняемости производят центробежным способом, размещая центробежную машину в вакуумной камере плавильно-заливочной установки

При изготовлении отливок из углеродистых сталей с целью ускорения процесса формы охлаждают до выбивки и после выбивки сжатым воздухом и водой в специальных камерах.

Выбивка форм.Оболочковые формы без опорного материала после заливки и охлаждения отливки поступают на предвари­тельную очистку. Формы, упрочненные сыпучим материалом, легко выбиваются при опрокидывании контейнеров на проваль­ную решетку, а формы с жидким упрочняющим материалом выбивают на выбивных решетках.

Предварительную очисткуотливок от оболочки формы осуществляют на вибрационных установках. Стояк литниково-питающей системы зажимают в приспособлении и подвергают вибрации: под действием вибрации оболочка формы отделяется от отливки. В некоторых случаях возможно совмещение операций очистки и отделения отливок от стояков. Частичное отделение оболочки формы происходит под действием резкого охлаждения водой формы с отливкой. При этом стальные отливки, как правило, закаливаются, но при последующей термообработке эффект закалки устраняется.

Отделение отливокот литников выполняют различными спо­собами в зависимости от состава сплава, типа производства, размеров отливок и конструкции литниково-питающей системы.

При отделении отливок от литников на виброустановках путем ударной вибрации отливке сообщается колебательное движение, металл разрушается в зоне питателя. Последний обычно имеет пережим — концентратор напряжений. Этот способ используется для компактных отливок из углеро­дистых сталей; для тонкостенных отливок сложной конфигура­ции его не применяют. Недостаток способа — высокий уровень шума; что вынуждает размещать установки в звукоизолиро­ванных помещениях, а также появление усталостных напряжений в отливках.

Отрезку отливок на металлорежущих стан­ках применяют лишь в тех случаях, когда другие способы использовать невозможно по причине сложных конструкций литниковых систем; обычно ее используют в единичном и мелко­серийном производстве. Стойкость инструмента при этом невелика из-за ударных нагрузок (по питателям) и абразивного изна­шивания остатками керамики. Для отрезки отливок используют токарные, фрезерные станки, дисковые пилы, механические ножовки.

Отделение отливок на прессах (рис. 1.21)широко используют в крупносерийном и массовом производстве отливок небольшой массы (до.5 кг) преимущественно из углеродистой и низколегированной сталей. Блок отливок должен иметь лнтнйково-питающую систему I . типа с центральным стояком.

Газопламенную .резку используют. для отрезки стояков .и прибылей от крупных’ отливок. .Вследствие резкого местного нагрева в отливках могут возникнуть термические на­пряжения, что ведет к деформации отливки. Поэтому отливки
необходимо рихтовать, т. е. использовать дополнительную операцию.

Ан одно-механическую резку. используют для. отрезки литников от отливок из труднообрабатываемых сплавов. Окончательная очистка отливок. Во время предварительной очистки отливок остатки формы полностью отделяются только на плоских отливках без отверстие и поднутрений. В отливках сложной конфигурации остатки формы остаются в сквозных и глухих отверстиях, поднутрениях. Вследствие усадки сплава остатки формы в этих местах сжаты, их удаление требует больших энергозатрат при механической очистке. Поэтому чаще применяют гидроабразивный, электроискровой, химический, химико-термиче­ский, гидравлический способы окончательной очистки отливок.

При механическом способе очистки (дробемётном, дробеструйном) Используют металлический песок или дробь (размером частиц до 0,3 мм). Очистка крупной дробью приводит к увеличению шероховатости поверхности.

Г и д р о а б р а з и в н а я очистка целесообразна для очистки отливок из -алюминиевых, медных сплавов.

Для очистки отливок из алюминиевых сплавов, к которым предъявляются высокие тре­бования по шероховатости поверхно­сти, используют гидравлический спо­соб; тонкая струя воды под давлением 20—30 МПа подается на отливку или в ее полость, при этом остатки формы, разрушаются.

Электроискровой способ применяют для отливок из сплавов, обладающих достаточной прочностью (например, углеродистые, легирован­ные стали).

Читать еще:  Что называется передаточным отношением механической передачи

Источник: megaobuchalka.ru

Литье по газифицируемым выжигаемым моделям

Этот способ во многом аналогичен литью по выплавляемым моделям.

Литье по выжигаемым моделям – изготовление отливок свободной заливкой расплавленного металла в разовую форму, рабочая полость которой получена после выжигания модели, изготовленной из канифоли, блочного полистирола, пенополистирола и других пластмасс в пресс-формах.

Способ применяют в случаях, когда модели должны быть прочными и термоустойчивыми. Его используют для изготовления отливок из любых литейных сплавов, массой от десятка граммов до сотен килограммов с толщиной стенки до 1 мм. Возможно изготовление компактных цельнолитых узлов со сложными лабиринтными полостями, которые не могут быть выполнены другими методами. Примеры отливок, полученных методом литья по выжигаемым моделям, показаны на рис. 7.33.

Рис. 7.33. Примеры отливок, полученных методом литья но выжигаемым моделям

Метод включает следующие основные операции.

Сначала из специального материала изготовляют копию будущего изделия с необходимыми припусками на усадку и последующую механическую обработку. Затем на полученную модель наносят несколько слоев (до двадцати) керамических порошков с силикатным связующим, просушивая ее после нанесения каждого слоя. В результате вокруг нее образуется прочная жаростойкая оболочка – корка (рис. 7.34). Далее форму помещают в печь и достаточно долгое время выдерживают при высокой температуре либо в воздушной среде, либо с подачей кислорода – для более полного и бы-

строго сгорания модели. На следующем этапе корку помещают в песчаную опоку – своего рода буфер, который позволяет сохранить температуру формы (рис. 7.35).

Рис. 7.34. Окончательный вид огнеупорной корки 1 с .моделью 2 перед выжиганием

Рис. 7.35. Вид сверху на огнеупорную корку в опоке после выжигания модели

Оставшиеся в форме обуглившиеся остатки модели удаляют продувкой сжатым воздухом (иначе отливка получится некачественной).

По завершении продувки в горячую корку заливают металл. После заливки форма остывает, затем корку разрушают и извлекают отливку.

Для выжигаемых моделей применяют материалы, сгорающие на воздухе или в кислородной среде с низкой зольностью. Это, например, канифоль, блочный полистирол, пенополистирол, полиамид и другие пластмассы. Раньше модели получали в пресс-формах (аналогично выплавляемым моделям). Сейчас все более широкое применение находят методы, связанные с синтезом модели на основе процессов, названных в технической литературе быстрым прототипированием. Образцы моделей, полученных прототипированием, показаны на рис. 7.36. Более детально эти процессы будут рассмотрены в гл. 13.

Рис. 7.36. Образцы выжигаемых моделей из полистирола, полученные с использованием технологий прототипирования

Литье под давлением

Литье под давлением является самым производительным способом изготовления тонкостенных деталей сложной конфигурации в серийном и массовом производстве.

Процесс литья заключается в заливке расплавленного металла в камеру сжатия машины и последующем выталкивании его через литниковую систему в полость металлической формы, которая заполняется и отверждается под избыточным давлением до 400 МПа. Заполнение полости происходит при высокой скорости впуска металла, которая обеспечивает его высокую кинетическую энергию (рис. 7.37).

Рис. 7.37. Схема получения заготовок литьем под давлением:

а – заливка металла в камеру прессования; б – запрессовка металла; в – открытие пресс-формы; г – удаление отливки; 1, 3 – элементы пресс-формы; 2 – деталь; 4 – пресс-остаток

Для литья под давлением применяют литейные машины с горячей и холодной камерой прессования (рис. 7.38).

Рис. 7.38. Внешний вид типичного оборудования литья под давлением с горячей (а) и холодной (б) камерой прессования

Обрабатываемые материалы: алюминиевые, цинковые, медные сплавы. Расплав заполняет пресс-форму за доли секунды (0,01–0,6 с) при скорости до 120 м/с. При этом он сильно фонтанирует, ударяется о стенки формы и в течение 0,003–0,004 с закупоривает вентиляционные каналы. В момент окончания заполнения полости расплав мгновенно останавливается. Вследствие гидравлического удара поверхностный слой -0,2 мм отливок получается плотным, без газовой пористости, пузырьки газа остаются во внутренних сечениях. Пресс-форма для этого способа является весьма сложным и точным инструментом. Формообразующие детали изготовляют из специальных сталей, легированных вольфрамом, хромом, никелем.

Получают отливки массой от нескольких граммов до 50 кг, обычно тонкостенные (до 0,8 мм), сложной конфигурации. Они имеют высокую точность размеров (8–12-й квалитет), малую шероховатость поверхности (Rz = 20÷10 мкм и даже Rа= 1,25÷0,63 мкм). На рис. 7.39 приведен пример корпусной тонкостенной детали из алюминиевого сплава, полученной с помощью литья под давлением.

Рис. 7.39. Внешний вид типичной детали, полученной литьем под давлением из алюминия

Данный метод экономически эффективен для получения отливок сложной конфигурации при крупносерийном производстве.

Источник: studme.org

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.

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.

Читать еще:  Кислород пропан резка металла

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).

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

Источник: dprm.ru

Аддитивные технологии в литье по выжигаемым моделям

Литье по выжигаемым моделям – одна из разновидностей точного литья. Технология применяется при изготовлении ответственных деталей в наукоемких отраслях промышленности (авиакосмической, судостроительной, оборонной, автомобильной и др.) Внедрение аддитивных технологий на литейном предприятии позволяет в значительной мере оптимизировать производственный процесс.

3D-печать дает возможность выращивать уникальные объекты сложной геометрии для получения высококачественных отливок. 3D-принтер воспроизводит практически любые формы и конфигурации, что невыполнимо при традиционном литье. Модели, которые созданы для литья по выжигаемым моделям аддитивными методами, могут быть гораздо тоньше, чем стандартно производимые в пресс-формах из пенополистирола.

Аддитивные технологии способны дать предприятию большой экономический эффект за счет снижения затрат на изготовление продукции и рабочую силу, а также существенной экономии времени производства. Благодаря 3D-печати получить первую отливку стало возможным не за полгода (срок изготовления традиционными методами), а всего за две недели.

Технологический процесс литья по выжигаемым моделям схож с другой технологией точного литья, основанной на выплавлении воска. Основное отличие – в материале для 3D-печати, используемом для изготовления форм: при выжигании применяется пластик (фотополимерная смола). Литье по выплавляемым моделям – процесс более точный, идеальный для создания небольших объектов с мелкими деталями (например, ювелирных изделий, стоматологических имплантатов). Если требуется получить модели бòльших размеров и повышенной прочности, применяется выжигание. Также надо отметить, что фотополимеры экономичнее воска.

Выращивание выжигаемых моделей на 3D-принтере производится методом лазерной стереолитографии (Stereolithography Apparatus, SLA) – когда жидкий фотополимер затвердевает под действием лазера или УФ-лампы, – или многоструйного моделирования (MultiJet Printing, MJP) с помощью фотополимерного материала.

Технология QuickCast

Этот метод позволяет выращивать модели на стереолитографических 3D-принтерах, минуя изготовление литейной оснастки, чрезвычайно затратное и по стоимости, и по времени. Как и сама технология лазерной стереолитографии, QuickCast – разработка компании 3D Systems.

Пластиковые модели выдерживают достаточно большие нагрузки, но существует риск их деформации или разрушения. При выжигании, независимо от материала, в модели остается зола – сухой остаток от выгорания пластика. Производители легко решают эту проблему, используя материал с низким зольным остатком (не более 0,01% от первоначального объема модели). Еще одну опасность представляет сам материал модели. Когда он запечатан в керамическую оболочку, при нагреве пластик выгорает не так быстро, как воск, и процесс прокалки может достигать 10-12 часов. Пластиковая модель внутри керамической оболочки нагревается и создает избыточное давление на саму форму. Песчаная керамическая форма имеет нулевую пластичность, и как только порог превышен, модель сильно давит на литейную оболочку.

Чтобы избежать термических напряжений при прокалке, и была разработана технология QuickCast. Наружные стенки модели печатаются целиком (примерно 1 мм толщиной, в зависимости от габаритов), а пустота, образующаяся внутри, заполняется сотовой структурой, которая генерируется программным обеспечением в автоматическом режиме еще до печати. При нагреве модель и оболочка давят друг на друга, и за счет тонкостенной структуры модель начинает складываться внутрь, предотвращая разрушение формы.

Преимущества QuickCast:

  • высокая точность печати;
  • значительная экономия времени и средств;
  • отсутствие оснастки;
  • экономичное использование материала и снижение массы модели;
  • минимизация образования золы при выжигании модели из формы;
  • предотвращение деформации в процессе термической обработки;
  • минимальная постобработка;
  • возможность малосерийного производства.

Пожалуй, единственный недостаток этой технологии – необходимость больших первоначальных вложений. Стереолитографические установки достаточно дороги и требуют регулярного технического обслуживания. Тем не менее, в процессе успешной эксплуатации затраты на оборудование быстро окупаются.

Этапы технологического процесса

Примеры внедрения

Технология QuickCast находит активное применение в различных отраслях. В России ее используют, среди прочих, крупные предприятия авиационной промышленности («Салют», «Сухой», УМПО), энергетического машиностроения (Тушинский машиностроительный завод), научные центры (НИАТ, НАМИ).

Литейная технология подразумевает переход металла из одного агрегатного состояния в другое – из твердого в жидкое и опять в твердое. Такому же принципу отвечает и метод литья пластиков. Приведем пример, очень хорошо иллюстрирующий, как аддитивные технологии помогают решать проблемы в этой области.

ОАО «Концерн «Океанприбор» (Санкт-Петербург) производит системы связи для Военно-Морского Флота РФ, в том числе оборудование с большим количеством мелких элементов, например, разветвитель – один из основных компонентов новой гидроакустической антенны. Для быстрого прототипирования при изготовлении литьевых деталей концерн использует 3D-принтер.

На 3D-принтере выращивается литьевая форма, которая затем заливается силиконом. В силиконовую форму можно заливать любой другой материал, в данном случае это полиуретан. В результате предприятие получает своего рода форму для форм – не просто прототип, а опытный образец, готовый к использованию.

Благодаря 3D-принтеру срок создания антенны удалось сократить до трех недель. Реализация проекта с применением стандартных методов потребовала бы нескольких месяцев.

Вот как выглядит весь процесс изготовления литьевой формы разветвителя:

Главный эксперт направления технической поддержки . Девиз Алексея – «Доверяйте профессионалам!», и вы в полной мере можете положиться на его высокую квалификацию и уникальный опыт, который охватывает и традиционные методы производства, и . В его послужном списке множество успешных проектов, среди которых он особо выделяет изготовление модельной оснастки для отливки колоколов Храма Христа Спасителя. Хобби Алексея – история и археология.

Источник: blog.iqb.ru

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector