14.3 Растворение модельных составов в воде

Растворимые и карбомидные составы растворяют в горячей воде при температуре 30 – 50 ℃. Так как модельный состав не расширяет­ся, трещин на форме не появляется. Недостатком такого способа яв­ляется невозможность или высокая сложность регенерации модельного состава, что увеличивает расход модельных материалов. В случае изготовления комбинированных блоков (из растворяемых и воскооб­разных модельных составов) их удаление производят обычно в ваннах с горячей водой при температурах 65 - 95℃. При этом сначала вып­лавляется воскообразный модельный состав, из которого изготовлена ЛПС, а затем растворяются модели отливки. При этом для снижения концентрации соли или карбамида целесообразно использовать проточную горячую воду. Рекомендуемые способы удаления модельных составов представлены в таблице 37.

14.4 Выжигание модельных составов

Модели из пенополистирола при плотности не более 220 кг/м³ выжигают из оболочек одновременно с их прокаливанием. Преимущество этого способа заключается в том, что отпадает операция удаления моделей выплавлением или растворением. Выжигать модели можно только в пламенных печах, так как необходимо сжигать продукты деструкции полистирола в печи, обеспечивая поступление в нее достаточного количества кислорода.

Таблица 37 - Способы удаления модельных составов

Модельный состав	tплав, оС	Способ удаления состава
ПС 50-50	53,5	Выплавление: вода, масса, воздух
ПЦБКо 70-12-13-5	80,0	Выплавление: масса, пар
ПЦПэв 62-25-12	76,9	Выплавление: масса, вода, пар
ПБПсм 60-25-15	74,0	Выплавление: масса, вода, пар
ПБТТэ 25-35-35-5	75,0	Выплавление: масса, вода, пар
КПсЦ 50-30-20	140,0	Выплавление: масса
КЦПэБн 80-18-1,6-0,4	92,0	Выплавление: масса, пар
КбПвсМс 95,5-2-2,5	110,0	Растворение в воде
КбБк 98-2	115,0	Растворение в воде
КбНк 90-100	125,0	Растворение в воде
ПСВ-ЛД	-	Выжигание

14.5 Удаление модельного состава из керамических форм на основе «Армосил»

 Удаление модельного состава из керамических форм, выполненных на термостойком связующем «Армосил», может осуществляться всеми известными способами без ограничений. Прочность оболочек при вытопке в печи сопротивления или в кипящей воде меняется незначительно. Из всех известных методов выплавки модельной массы рекомендуется этот процесс осуществить в автоклаве быстрым впуском пара при давлении 5,4 - 8,2 атмосферы в течение 13...15 секунд, для того чтобы сначала оплавилась и начала стекать модельная масса по границе с керамической формой. Если модельную массу не нагреть быстро, то её объём увеличится и керамическая форма дает трещину. Выпуск пара после окончания цикла должен осуществляться в течение 30...60 секунд. Если пар будет выпущен быстро, то может произойти отслоение наружных слоев формы. При высыхании «Армосил» твердеет необратимо, поэтому вытопку модельного состава можно производить всеми способами, в том числе и в горячей воде.

14.6 Удаление модельного состава из керамических форм на основе «Людокс»

Данный модельный состав рекомендуется удалять в автоклаве быстрым впуском нагретого пара. Давление пара должно быть 5,5 - 8,3 бара (80 - 120 psi) или выше. Применение более низкого давления пара может вызвать растрескивание оболочки. Впуск пара и выход на рабочее давление должен происходить как можно быстрее, желательно в течение 15 секунд и менее. Медленная передача тепла модельной массе вызовет растрескивание керамической оболочки.

15 ПРОКАЛИВАНИЕ ФОРМ

15.1 Прокаливание форм для отливок из жаропрочных сплавов

Как правило, отливки из жаропрочных спла­вов изготавливаются в формах без опорного наполнителя. При прока­ливании таких форм решаются три основные задачи: удаление остат­ков модельных составов, повышение прочности, нагрев оболочки для лучшей заполняемости формы расплавом.

Корундовые формы прокаливают в окислительной атмосфере при температуре 850 – 1050 ^оС с последующей выдержкой. Наиболее целесообразно для снижения уровня возникающих напряжений использование проходных зонных печей, где осуществляется постепенный нагрев формы (например, I зона с температурой 900 ^оС, II – 950 ^оС, III – 1000 ^оС). Общее время прокалки определяется особенностями гео­метрии изготавливаемой отливки и обычно колеблется в пределах 0,5 - 2 часа.

Исключение составляет прокаливание в вакууме или в высокотемпературном псевдоожиженном слое огнеупорного материала, когда процессы возгонки, деструкции или окисления удаляемых из формы продуктов значительно интенсифицируются. Это позволяет несколько (на 150 - 250 ^оС) снизить температуру прокаливания форм.

В литейных цехах используются электрические и газовые печи. В газовых печах теплота передается от горячих газов к холод­ным оболочкам более равномерно без «теневых участков», что обес­печивает мягкий режим нагрева и снижает вероятность появления трещин. [1]

Таблица 38 – Режимы прокаливания форм [9]

Форма	Основа оболочки	Линейное расширение при нагреве до 1100 ℃, %	Продолжительность нагрева при прокаливании, час	Температура оболочки, ℃
				при прокаливании	при заливке
Истинно-оболочковая	Непрозрачное кварцевое стекло	До 0,04	0,1 – 0,2	900 - 1100	20 - 1000
Оболочковая	Белый электрокорунд		2,5 – 3		850 - 950
	Дистенсиллиманит
	Шамот высокоглиноземистый		3 – 3,5	850 - 900	800 - 850
Оболочка в сыпучем сухом огнеупорном наполнителе	Кристаллический кварц	1,2 – 1,4	5 - 6	900 - 950	850 - 900

В электрических печах сопротивления нагрев форм осуществляется за счет теплового излучения от нагревателя или стенок печи, при этом «теневые участки» формы будут нагреваться медленнее, в результате чего неизбежно создается температурный градиент в различных час­тях оболочки и замедляется процесс нагрева.

В печах с псевдоожиженным слоем огнеупора топливом служит газ, который в смеси с воздухом нагревает электрокорунд и вызыва­ет его «кипение». Оболочка омывается со всех сторон находящимися во взвешенном состоянии зернами горячего электрокорунда и газами, содержащими избыток кислорода, достаточный для сжигания остатков модельного состава.

Обжиг графитовых форм ведут в две стадии. Первую стадию при температурах 800 - 850^оС в течение 10 - 12 часов в печах типа Ц-105 с графитовым затвором или в контейнерах для предотвращения попадания воздуха и окисления оболочки.

Вторую стадию обжига ведут в вакуумных печах с индукционным нагревом типа УПФ-841 или ОКБ-749 при температуре 850 – 860 ^оС в течение 12 часов.

15.2 Прокалка керамических форм, изготовленных на основе связующего «Армосил»

В ряде случаев прокалку керамических оболочек производят на ранее эксплуатируемом оборудовании без изменения параметров существующих технологий, но в силу опережающего роста затрат на энергоносители рекомендуется учитывать некоторую особенность температурного режима, связанную с природой связующего.

Применение данного связующего для керамических форм позволяет снизить температуру прокалки до 500...600 ℃ при заливке медных и алюминиевых сплавов.

15.3 Прокалка керамических форм, изготовленных с применением связующего «Людокс»

Оболочку прокаливают в окислительной атмосфере при температуре 980 - 1100 ºC для того, чтобы сжечь остатки модельной массы и других углеродных соединений. Затем обычно оболочка поддерживается в нагретом состоянии до заливки.

15.4 Прокалка керамических форм, изготовленных с применением связующего «Алюмокс»

Процесс отверждения форм на основе связующего «Алюмокс» происходит в период сушки керамических оболочек. Для получения качественных оболочковых форм сушку необходимо проводить в два самостоятельных этапа: с выдержкой каждого слоя в камере с высокой влажностью до полного удаления растворителя с последующим выветриванием каждого слоя от избыточной влаги.

Большое значение для получения качественной керамической формы оказывают температура и время прокалки оболочки. Оболочковые формы на связующем «Алюмокс» нельзя прокаливать при общепринятых температурах равных 900-1000 °С, так как в этом интервале температур они практически теряют прочностные свойства. С целью сохранения ими механических свойств, достаточных для того, чтобы выдержать расплавленный металл при заливке, их следует прокаливать при температурах, значительно превышающих общепринятые (рисунок 1.32).

Рисунок 32 - Влияние температуры прокаливания оболочковой формы на механические свойства