Технология изготовления моделей и керамических форм. Заливка форм, обрубка и очистка отливок
Изготовление моделей. Для изготовления выплавляемых моделей используют смеси и сплавы легкоплавких материалов, чаще всего органиче- ского происхождения. В качестве исходных материалов применяют буро- угольный воск, церезин, парафин, стеарин, канифоль, этилцеллюлозу и др.
Модельные составы должны обладать следующими свойствами:
температура плавления 60–100 °С; температура размягчения 35–45 °С; хорошая жидкотекучесть;
минимальная линейная и объемная усадка;
минимальная зольность и неприлипаемость к поверхности пресс-форм; хорошая смачиваемость облицовочными составами;
минимальное выделение паров при нагревании и сгорании; возможность многократного использования.
Технологический процесс приготовления модельного состава зависит от входящих в него компонентов. Чаще всего приготовление модельного со-
става и расплавление возврата производится в специальных термостатах с
водяным обогревом.
Заполнение пресс-формы модельным составом осуществляется сво- бодной заливкой расплавленной массы, запрессовкой в пастообразном со- стоянии, заливкой и запрессовкой под высоким давлением.
Основным способом изготовления моделей является запрессовка со- става в рабочую полость пресс-формы. Это обеспечивает хорошую точность и чистоту поверхности моделей. Для выполнения этой операции применяют установки, на которых приготовление пасты из жидкого расплава и запрес- совка модельной массы в пресс-формы производится автоматически.
На рис. 1.26 приведена схема запрессовки модельной массы в пресс- форму. Перед запрессовкой модельной массы стенки пресс-формы смазывают касторовым или трансформаторным маслом, смешанным с этиловым спиртом.
Готовые модели хранятся в холодной проточной воде или в термостатах. Одновременно с изготовлением модели отливки изготавливают модели элемен- тов литниковой системы: стояка и воронки. Затем модели собирают в блоки («елки») с помощью припайки моделей отливки к моделям литниковой систе- мы.
Изготовление оболочки. Процесс изготовления литейной формы включает подготовку материалов, формирование огнеупорной оболочки на поверхности моделей, удаление модели из оболочки, формовку оболочки в наполнителе и прокалку формы.
Исходными материалами для изготовления оболочки являются квар-
цевый песок, пылевидный кварц, гидролизованный раствор этилсиликата и
15 %-й раствор едкой щелочи.
Этилсиликат – сложное химическое соединение, основой которого яв- ляется эфир ортокремниевой кислоты, содержащий до 45 % окиси кремния.
Л е к ц и я 8 Литье по выплавляемым моделям
Для придания этилсиликату вяжущих свойств осуществляют опера- цию его гидролиза в смеси воды, этилового спирта или ацетона и соляной кислоты. В результате гидролиза образуется золь кремниевой кислоты, обла- дающий высокими вяжущими свойствами.
Рис. 1.27. Схема установки для обсыпки блока моделей в «кипящем» слое песка
Огнеупорную
суспензию
рекомендуется
готовить в
специальных
сме-
сителях. В
бак загружается
пылевидный
кварц
и добавляется
связующее –
гидролизованный
раствор
этилсиликата.
Смесь тщательно
перемешивается
до полного удаления пузырьков воздуха.
Суспензию наносят на блоки моделей окунанием их в ванну с суспен- зией, а на крупные блоки и модели – обливанием. В зависимости от характе- ра производства и степени механизации блок моделей погружают в ванну вручную, с помощью манипуляторов или копирующих устройств на цепных конвейерах. Блок погружают так, чтобы с поверхности моделей, особенно из глухих полостей, отверстий могли удалиться пузырьки воздуха. Вынутый из суспензии блок моделей поворачивают в различных направлениях так, чтобы суспензия равномерно распределилась по поверхности моделей, а излишки ее стекли назад в бак. После этого модельный блок сразу обсыпается песком; между нанесением суспензии и обсыпкой песком не должно проходить более 10–15 с, так как суспензия быстро сохнет и песок не соединяется с ней. Сус- пензию в баке непрерывно перемешивают, чтобы предотвратить оседание огнеупорного материала. Для нанесения песка на слой суспензии используют погружение модельного блока в слой «кипящего» песка.
Установки для обсыпки блока моделей в слое «кипящего» песка
(рис. 1.27) состоит из емкости с песком, в ее нижней части расположена по-
Л
е к ц
и
я
8
Литье
по
выплавляемым
моделям
лость 2, в которую подводится сжатый воздух. Полость отделена от емкости с песком 1 сеткой, на которой уложен слой войлока. Воздух, проходя через войлок, переводит песок во взвешенное состояние, и песок обсыпает модель- ный блок 3.
После нанесения каждого слоя суспензии и обсыпки его высушивают в потоке воздуха или в парах аммиака. Продолжительность сушки и обсып- ки каждого слоя суспензии на воздухе составляет 2–4 ч, а в парах аммиака – 50–60 мин. Сушку производят в вертикальных или горизонтальных много- ярусных сушилах.
В зависимости от материала моделей используют различные способы их удаления из оболочки. Модели из выплавляемых воскообразных составов
удаляют из формы погружением блока моделей в горячую воду или ванну с
модельным составом. Этот способ получил наибольшее применение на про- изводстве. Полистироловые выжигаемые модели удаляются из форм выжи- ганием или растворением в бензоле, ацетоне. Выжигание сопровождается выделением большого количества паров стирола, углеводородов, сажи. Во всех случаях при выжигании, растворении полистироловых моделей должна быть обеспечена хорошая приточно-вытяжная вентиляция с последующей очисткой удаляемого в атмосферу воздуха.
После удаления из блока легкоплавкого модельного состава оболочки формуют в жаропрочной опоке; засыпают наполнитель, уплотняют его, а за- тем форму прокаливают в газовых или электрических печах при температуре
850–900 °С и выдерживают при этой температуре не менее двух часов, после чего формы поступают на участок заливки.
Изготовление отливки. Заливка форм металлом может производить-
ся различными способами в зависимости от размера и веса отливок, состава сплава, назначения отливок. Заливка может быть:
свободная – металл заполняет форму под действием собственного веса; на центробежных машинах – металл заполняет форму и затвердевает
под действием центробежных сил.
После охлаждения форм производят выбивку отливок на специальных
установках с поворотом опок на 180° для того, чтобы из опок высыпался на- полнитель.
Отделение отливок от литников осуществляют следующими способа- ми: на вибрационных установках; продавливанием стояка с отливками через
обрезной штамп; отрезкой дисковыми и ленточными пилами; отрезкой газо- выми горелками.
Очистка отливок от огнеупорного покрытия является очень трудоем- кой операцией. На практике применяют вибрационную, пескоструйную, гид-
ропескоструйную, химико-термическую в растворах щелочей и кислот, а также в расплавленных солях и другими способами.