Загрузочное отверстие тщательно закладывают огнеупорным кирпи­ чом. Небольшие несплошности закрывают огнеупорным войлоком. Закры­ вают дверцу и все несплошности затыкают огнеупорным войлоком.

Режим обжига разрабатывают для стержневой массы в зависимости от ее состава.

Обжиг ведут с применением управляющего программного устройства

вавтоматическом режиме.

2.5.9.Выгрузка коробов из печи и стержней из коробов

Короба необходимо охлаждать вместе с печью при закрытой дверце до 500 °С. Далее можно дверцу открыть и, не разбирая кладки, охладить короба до «300 °С. Когда температура опустится ниже 300 °С, кладку мож­ но разобрать и продолжить охлаждение.

Стержни вытряхивать из коробов разрешается при температуре упа­ ковочного глинозема не более 50 °С. Для распаковки стержней короб не­ обходимо уложить на сито днищем вверх, легкими ударам по стенкам ко­ роба разуплотнить глинозем, поднять короб вверх так, чтобы стержни ос­ тались на сите, отделить их от глинозема, извлечь образцы-свидетели.

Стержни нужно очистить от остатков глинозема щеткой, при необходимо-

2

сти обдуть рабочим глиноземом под давлением не более 2 кгс/см

2.5.10. Определение прочности образцов

Перед испытанием образцы-свидетели необходимо проверить на ко­ робление с помощью лекальной линейки или на разметочной плите. Затем, замерив штангенциркулем длину с точностью до 0,01 мм, следует опреде­ лить усадку по формуле

у = Azii.ioo%,

Ч

где L\ - длина необожженного образца;

Z.2- длина обожженного образца.

Схема образца-свидетеля показана на рис. 2.10. Прочность керамики определяют на разрывной машине путем разрушения образцов усилием из­ гиба, используя при этом специальное приспособление.

Прочность образца рассчитывают по следующей формуле:

где Р - усилие, кг;

b - ширина образца, см (см. рис. 2.10); И - высота образца, см;

Рис. 2.10. Образец-свидетель для контроля прочности и усадки: Ь- ширина образца, b = (12 ± 0,3) мм; А - высота образца, А = (4 ± 0,2) мм

2.5.11. Зачистка и приемочный контроль стержней

Зачистку стержней производят на столах с вытяжной вентиляцией, подведенной к столешнице стола снизу, алмазным инструментом, шлифо­ вальными брусками, шлифовальной шкуркой.

Мелкие дефекты допускается заделывать. По внешнему виду стер жень должен соответствовать установленному эталону.

Подготовленный стержень проходит контроль внешнего вида и гео­ метрии на специальном контрольном приспособлении. На годный стер

жень ставится чернильное клеймо ОТК.

2.5.12. Пропитка стержней бакелитовым лаком

при удалении модели.

Во время обжига формы перед заливкой при температуре (1000+50) °С бакелитовый лак выгорает и никакого упрочняющего действия уже не ока­ зывает.

2.6. Удаление керамических стержней из отливок

Способы удаления керамики из полости отливки подразделяют на вибрационные, гидроабразивные, химические.

Мы рассмотрим химические способы удаления керамических стерж­ ней, нашедшие широкое применение при удалении стержней из сложных, тонких сечений внутренних полостей охлаждаемых лопаток.

Как известно, материал стержня представляет собой зерна огнеупор­ ной основы и связки. Исходя из этого, используют два типа разупрочнения стержня:

1) разрушение связки в растворах щелочей (тогда огнеупорные по­ рошки при промывке водой удалятся из полости отливки);

2) разрушение основы стержня путем ее взаимодействия с химиче­ ским реагентом - фтористоводородной (плавиковой) кислотой или с биф­ торидом калия.

2.6.1.Удаление стержней в растворе щелочи

Вэтом случае активный реагент - щелочь - взаимодействует с окси­ дом кремния, который содержится в связке:

Si02 + 2NaOH = Na2Si03 + Н20.

При этом образуется раствор жидкого стекла в воде. Порошки элек­ трокорунда не взаимодействуют со щелочами и в своем исходном виде удаляются из отливки.

Процесс идет активно при температуре кипения щелочи и еще актив­ нее при избыточном давлении. В настоящее время все более широкое рас­ пространение находит способ удаления стержней в растворе щелочи, в ав­ токлаве. Процесс идет при температуре (400 ± 10) °С, в результате чего развивается давление около 200 атмосфер. В зависимости от сложности конфигурации стержня процесс длится от 7 до 18 часов. Данный способ позволяет удалять стержни на электрокорундовой основе с малым содер­ жанием оксида кремния из рабочих лопаток с весьма сложной внутренней полостью.

2.6.2. Удаление стержней во фтористоводородной кислоте (плавиковой) и бифториде калия

При удалении стержней во фтористоводородной кислоте и бифториде калия разрушается вещество стержня, т.е. электрокорунд и продукты реак­ ции (шлам) удаляются из полости отливки.

Для удаления стержней используется 40 %-й раствор фтористоводо­ родной кислоты. Процесс идет по реакции

А120 3+ 6HF = 2A1F3+ ЗН20

длительное время и часто бывает неэффективным для сложных стержней. Учитывая указанные недостатки, разработали процесс более эффек­

тивного удаления стержней в бифториде калия. Этот процесс состоит из следующих стадий:

-подогрева лопаток в печи;

—приготовления расплава бифторида калия и выдержки лопаток в

нем;

-предварительной промывки лопаток;

-промывки проточной водой;

—промывки внутренней полости лопаток водой под давлением; —снятия фторидной пленки с поверхности лопаток;

-промывки проточной водой и сушки лопаток;

—нейтрализации вентиляционных выбросов.

Во время процесса удаления стержней плав бифторида калия насы­ щается соединениями алюминия и обедняется по содержанию фтористого водорода. Процесс идет по реакциям:

Ai20 3+ 6KFHF = 2A1F3+ 6KF + 3H20 t ,

По окончании выдержки кассету с лопатками извлекают из расплава и переносят в ванну для предварительной промывки. Расплав из тигля после однократного использования сливают в поддон, после отверждения упако­ вывают в полиэтиленовые мешки и отправляют на утилизацию.

Проверяют полноту очистки лопаток, признанных годными, от остат­ ков продуктов реакции. Для этого определяют наличие ионов калия в про­ бе воды, использованной при промывке каждой лопатки. Если содержание ионов калия в воде превышает 1,5 мг/л, то лопатки возвращают в ванну промывки внутренней полости под давлением.

Процесс удаления стержней в бифториде калия высокотоксичен. С образующимися отходами производства поступают следующим образом:

а) отработанный плав бифторида калия направляют на утилизацию;

б) стоки от промывки лопаток, содержащие ионы F , S04, Cl, Z r , - на

нейтрализацию;

в) вентиляционные выбросы, содержащие ионы F , пропускают через мокрую систему нейтрализации.

3. ВОСКОВЫЕ МАССЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫПЛАВЛЯЕМЫХ МОДЕЛЕЙ

3.1. Структура восковой массы

Процесс изготовления отливок по выплавляемым моделям предусмат­ ривает использование разовых моделей. Название «выплавляемые модели» пришло из древних времен, когда для изготовления моделей использовался только натуральный пчелиный воск из-за его склонности к литью и фор­ мовке в жидком, полужидком и пластичном состоянии.

История использования воска тесно связана с развитием ремесел и ис­ кусств и с развитием индустрии точного литья. В древние времена ремес­ ленники Китая и Египта применяли воск для процесса литья с выплавлени­ ем восковой модели, при этом название «воск» относилось только к пчели­ ному воску. В настоящее время это название применяют для обозначения любой массы, используемой для точного литья.

Модельные массы разделяют на:

1) воскообразные без наполнителей;

2) воскообразные с твердыми наполнителями;

3)водорастворимые;

4)эмульсионные с твердыми наполнителями.

Современные восковые массы, предназначенные для изготовления выплавляемых моделей, включают в себя многие ингредиенты: натураль­ ные углеводородные парафины, натуральные эфирные парафины, синтети­ ческие парафины, натуральные и синтетические смолы, органические наполнители и воду.

Существует множество вариантов таких масс, удовлетворяющих са­ мым различным требованиям по таким свойствам, как температура плав­ ления, твердость, вязкость, расширение и усадка, скорость схватывания и т.д. Все эти свойства зависят от структуры и состава конкретной восковой массы.

Парафины углеводородного ряда, эфирные парафины и многие синте­ тические парафины имеют прямые цепочки атомов углерода (алифатиче­ ские соединения), а некоторые смолы и органические соединения - коль­ цевые (ароматические соединения).

Чем короче цепочка, тем ниже температура плавления соединения и меньше его твердость. С увеличением длины цепочки повышается твер­ дость, температура плавления и температура застывания. Длина цепочки влияет также на вязкость и растворимость вещества.

Модельная восковая масса является смесью большого количества ве­ ществ с различными длинами цепочек углерода, поэтому она демонстри­ рует физические свойства, отличные от свойств отдельно взятых ингреди­ ентов.

Она не плавится немедленно при нагреве, как другие гомогенные хи­

мические вещества, а проходит ряд промежуточных состояний, как пока­ зано на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Твердость типичной восковой массы в зависимости от температуры

Как видно по очертанию кривой, при постепенном нагреве модельная масса из начального твердого состояния переходит в более мягкое, затем в пластичное, полупластичное, а при последующем повышении температу­ ры - в состояние густой жидкости (полужидкости) и, в конце концов, пол­ ностью расплавляется до состояния ньютоновой жидкости. При охлажде­ нии в зависимости от конкретного состава массы происходят обратные процессы.

Структура и компоненты восковой массы влияют также на расшире­ ние и на усадку. Под действием тепла восковая масса расширяется так же, как и другие вещества, а при охлаждении дает усадку. По сравнению с расширением металла расширение восковой массы сравнительно невелико. Коэффициенты расширения и сжатия массы в диапазоне примерно от 20 °С до точки плавления не являются постоянными величинами в расчете на 1 градус, а изменяются в диапазоне температур как функция структуры массы.

Это можно продемонстрировать на примере кривых расширения трех веществ: гомогенного кристаллического органического вещества, восковой массы и некристаллической смолы (рис. 3.2).