Введение
Литье по выплавляемым моделям известно человечеству уже несколько тысячелетий. Технология художественного литья древности сходна с современной в принципе только в том, что для изготовления неразъемной формы используется выплавляемая модель.
Промышленное использование литья по выплавляемым моделям началось в начале второй мировой войны, так как потребовались фасонные отливки очень сложной формы с высокой точностью и хорошим качеством поверхности. В современном процессе принят известный принцип изготовления форм для точных отливок, при использовании новых модельных связующих и формовочных материалов. Технологические операции были механизированы и частично автоматизированы. В литье по выплавляемым моделям стали применять модельные составы, способные сохранять постоянные размеры, высокопрочные и точные керамические формы, вакуумную плавку и заливку сплавов и, наконец, вставляемые керамические стержни для получения очень сложных; и точных полостей в отливках.
Такие усовершенствования расширили возможность производства отливок большой сложности с высокой точностью.
Данный способ широко распространен для изготовления украшений, сувениров, скульптур и принят для отливки художественной композиции «Золотая антилопа».
1 Методы применения гипса в литейном производстве
В литейном производстве существует два основных метода применения гипсового вяжущего [4, 5, 7-9, 13, 18, 19], как это показано на рисунке 1
-
Методы применения гипса в литейном производстве
для изготовления модельных комплектов 30 % |
для приготовления формовочных смесей 70 % |
Рисунок 1 – Схема основных методов применения
гипсового вяжущего.
По схеме, отраженной на рис.1 видно, что гипсовые вяжущие применяют для изготовления моделей и стержневых ящиков, частей пресс-форм, фасонных частей модельных плит при получении отливок с криволинейной поверхностью разъёма формы в серийном производстве отливок, а также, для приготовления формовочных и стержневых смесей. Причём, большую часть (по данным работ [5 и 13]) составляет область применения для приготовления формовочных и стержневых смесей.
Известна смесь для изготовления форм и стержней [11] на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и драгоценных сплавов, содержащая гипс, диспергированный кварцевый песок, пылевидный возгон шамотного производства, дигидрофосфат натрия и воду.
Известна смесь для изготовления форм и стержней на основе гипсового связующего с добавлением золы уноса и маршалита, который используется как огнеупорный наполнитель [17].
Наиболее близким аналогом к предлагаемой смеси является формовочная смесь для изготовления литейных форм состоящая из гипса, песка и минеральной добавки [15].
К недостаткам вышеуказанных смесей следует отнести недостаточно высокие физико-механические показатели.
Связующим материалом в гипсовых формах является гипсовое вяжущее. Основной маркировки гипса является предел прочности.
В зарубежной и отечественной практике для гипсовых литейных форм применяют гипс с числовым значением предела прочности при сжатии в не менее 5 МПа – высокопрочный гипс. Высокопрочный гипс получают обжигом гипсового камня в автоклаве без доступа воздуха.
Все гипсовые формы условно можно подразделить на две большие группы.
Первую группу представляют формы, состоящие из чистого гипса и обрабатываемые при невысоких (до 200 С) температурах. Они предназначены для отливки легкоплавких сплавов оловянных и цинковых.
Вторую более многочисленную группу относят литейные формы с огнеупорным наполнителем, изготовляемые на гипсовом связующем. Эти формы нагревают до 650 ÷ 800С, а заливают в них сплавы на магниевой, алюминиевой и медной основах, сплавы драгоценных металлов.
Вторую группу представляют:
- гипсовые формы с асбестовыми наполнителями;
- гипсовые формы с кремнезёмистыми и кремнезёмисто-асбестовыми наполнителями;
- гипсовые формы с кристобалитовыми наполнителями.
Гипсовые формы обладают следующими достоинствами по сравнению с формой на этилсиликатном связующем: низкой теплопроводностью и теплоаккумулирующей способностью, высокой технологичностью и простотой изготовления.