Литьем по выплавляемым моделям

Сущность литья по выплавляемым мо­делям сводится к изготовлению отливок заливкой расплавленного металла в разо­вую тонкостенную неразъемную литей­ную форму, изготовленную из жидкопо-движной 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 низ­кие теплопроводность и плотность мате­риалов формы, и высокая начальная тем­пература формы значительно снижает скорость отвода теплоты от залитого ме­талла, что способствует улучшению за­полняемое™ полости формы; малая ин­тенсивность охлаждения расплава приво­дит к снижению скорости затвердевания отливок, укрупнению кристаллического строения, появлению в массивных узлах и в 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. 4.29, а). После затвердевания модель­ного состава пресс-форма раскрывается и модель 2 (рис. 4.29, б) выталкивается в ванну с холодной водой. Затем модели со­бирают в модельные блоки 3 (рис. 4.29, 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 и другие материалы. Для обсыпки слоя сус­пензии используется кварцевый песок.

В качестве связующего материала ис­пользуется гидролизованный раствор этил- силиката. Этилсиликат пред­ставляет смесь эфиров кремниевых ки­слот, содержащих 28... 45 % кремнезема. 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 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) и 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. 4.29, г), с последующей обсыпкой кварцевым песком 7 в специ­альной установке б (рис. 4.29, 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. 4.29, ё). 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 1,5... 2 ч при температуре 200 °С. Затем оболочки 12 ставят вертикально в жаро­стойкой опоке 13 и вокруг засыпают сухой кварцевый песок 14 и уплотняют его, по­сле чего форму направляют в электриче­скую печь 11 (рис. 4,29, 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 16 из ковша 15 (рис. 4.29, 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 %-ныйвод­ный раствор едкого натра, нагретый до тем­пературы 150 °С. После травления отливки промывают проточной водой, сушат, под­вергают термической обработке и контролю.

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 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), коррозионно-стой­ких сталей (колеса для насосов), углеро­дистых сталей в массовом производстве (в автостроении, приборостроении и 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.

Дата добавления: 2015-07-25