2.4.2. Литье в оболочковые формы

При этом способе литья применяют специальную формовочную смесь, состоящую из сухого кварцевого песка,

4…8% крепителя и увлажнителя специального состава.

В качестве крепителя для оболочковых форм применяют пульвербакелит — смесь порошкообразной термореактивной смолы с техническим уротропином.

Схема получения оболочковых полуформ представлена на рис. 2.5. Металлическую плиту и модель покрывают слоем раздели­тельного состава и загружают в печь (рис. 2.5, а) для подогрева до 180…220° С. После этого модельную плиту с моделью устанавли­вают на бортах бункера, в котором находится формовочная смесь (рис. 2.5, б). Затем плиту и бункер опрокидывают (рис. 2.5, в) с тем, чтобы смесь песка и смолы покрыла модель и модельную плиту. По истечении 12…30 сек на модели образуется оболочка (полуформа) толщиной 6…20 мм в зависимости от времени выдержки.

Рис. 2.5. Схема получения оболочковых форм

После этого модельную плиту и бункер снова перевертывают и на плите с моделью остается полузатвердевшая оболочка (рис. 2.5, г). Снятую с бункера модельную плиту с находящейся на ней моделью и оболочкой помещают в печь, где при температуре 300…350° С в тече­ние 1…1,5 мин оболочка окончательно отвердевает или спекается (рис. 2.5, д). После извлечения из печи затвердевшую оболочку снимают с модельной плиты (рис. 2.5, е) и охлаждают.

Готовые оболочковые полуформы склеивают быстротвердеющим клеем на специальных прессах, предварительно установив в них литейные стержни, или скрепляют зажимами (струбци­нами). Форму помещают в опоку и засыпают ме­таллической дробью или гравием для создания на­дежной опоры у формы. Как правило, засыпку применяют при вертикальном расположении формы.

Отливки имеют чистые поверхности и повышенную точность размеров. Последнее позволяет назначать отливкам малые припуски на механическую обработку (по 1…2 мм на сторону).

Этим методом можно получать стальные и чугунные отливки со стенками толщиной 3 мм, а из сплавов цветных металлов тол­щиной до 2 мм.

Одним из основных преимуществ литья в оболочковые формы является большая возможность механизации и автоматиза­ции этого процесса.

Недостатком литья в оболочковые формы является высокая стоимость крепителя, оснастки и оборудования.

Минимальная серий­ность деталей, переводи­мых на литье в оболочко­вые формы, обычно при­нимается не менее 200 отливок в год. Наиболее рационально переводить на литье в оболочковые формы отливки при мас­совом и крупносерийном производстве.

В оболочковых песчано-смоляных формах можно отливать детали массой до 25…100 кг из любых литейных сплавов. Оболочковые формы широко применяют для про­изводства коленчатых и распределительных валов автомобилей, цилиндров двигателей и т. д.

2.4.3. Литье по выплавляемым моделям

Особенность этого вида точного литья состоит в том, что вы­плавляемые модели получают запрессовкой жидкого легкоплавко­го модельного состава в разъемные прессформы, в которых он затвердевает. Полученная разовая модель покры­вается облицовочным материалом (керамикой). При помощи горячей воды или горячего воздуха, нагретого до 80 °С, модельный состав выплавляется из керамической формы. Изготовленная форма за­кладывается в опоку и прокаливается в печи при 900 °С, а затем заполняется жидким металлом.

В массовом и крупносерийном производстве применяют стальные прессформы, в которых можно изготовить моде­ли для получения отливок с высокой точностью размеров и высоким классом чистоты поверхности. В такой прессформе производят обычно сотни тысяч моделей.

Для изготовления моделей в мелкосерийном производстве при­меняют прессформы, изготовленные из легкоплавких сплавов (оловянно-свинцовистых). Точность размеров и чистота поверхности заготовок, отлитых по моделям, полученным в этих прессформах, ниже, чем в стальных прессформах.

Для изготовления моделей в единичном или мелкосерийном производстве отливок по выплавляемым моделям применяют гип­совые или цементные прессформы, изготовленные по эталону от­ливки.

Разовые выплавляемые модели изготовляют в пресс-формах из модельных составов, состоящих из двух или более легкоплавких ком­понентов (парафина, стеарина, жирных кислот, церезина и др.).

Такая смесь должна обладать хорошей жидкотекучестью при 60…80 °С и давать модели с чистой поверхностью, обладающей способностью хорошо смачи­ваться огнеупорным покрытием.

Расплавленная до тестообразного состояния модельная масса набирается в специальный шприц и запрессовывается в полость прессформы под давлением. Мелкие модели готовят в многогнездных прессформах в виде модельных звеньев, состоящих из нескольких одинаковых моделей и элементов литниковой системы.

Модельные звенья собирают в блоки с общей литниковой системой. В один блок объединяют от 2 до 100 моделей.

Формы по выплавляемым моделям изготовляют погружением мо­дельного блока в керамическую суспензию с последующей обсыпкой кварцевым песком в спе­циальной установке. 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. После извлечения из ванны оболочки промы­вают водой и сушат в шкафах в течение 1,5…2 ч при температуре 200 °С. Затем оболочки ставят вертикально в жаростойкой опоке, вокруг засыпают сухой кварцевый песок и уплотняют его, после чего форму направляют в электрическую печь, в которой ее прокаливают не менее 2 ч при температуре 900…950 °С. Формы сразу же после прокалки (горячими) заливают рас­плавленным металлом из ковша.

После охлаждения отливки выбиваются из формы и они проходят процесс очистки.

Обеспечивается получение 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).