Гомогенная кристаллическая субстанция

Кристаллическое вещество ведет себя как любое твердое вещество и поначалу подвергается сравнительно малому расширению. В точке плав­ ления кристаллическая структура резко нарушается и происходит быстрый переход вещества из твердого состояния в жидкое. Этот период характери­ зуется внезапным увеличением расширения. В жидком состоянии увели­ чение расширения опять незначительно.

В восковой массе фракции с короткими цепочками становятся мягки­ ми при еще низкой температуре, обусловливая постепенный подъем кри­ вой расширения. Из-за теплового расширения фракций с более высоким молекулярным весом и кристаллических фракций на следующем участке кривая круто поднимается вверх, а затем, при переходе к жидкому состоя­ нию, опять становится пологой.

Некристаллическая смола ведет себя по-другому. Она имеет однород­ ный характер расширения от начала нагрева до жидкого состояния. Так как в смоле отсутствуют кристаллические элементы, то ее кривая расширения не имеет никаких крутых участков. Следовательно, добавление некоторого количества смол в модельные массы может смягчить влияние кристалли­ ческой структуры и уменьшить их склонность к расширению и усадке.

3.2. Классификация восковых масс по назначению

Различают восковые массы следующих видов: - модельные;

-литниковые;

-водорастворимые;

-специальные, включая массы для придания чистоты поверхности, для ремонта, для склеивания.

3.2.1. Модельные массы

Можно выделить следующие три основные категории модельных вос­ ковых масс:

-без наполнителя;

-эмульгированные;

-с наполнителем.

Модельная восковая масса без наполнителя - это смесь многих пара­ финов и смол, имеющая сложный состав. Модель из этой массы имеет бле­ стящую поверхность. Модельные массы могут быть восстановлены и по­ вторно использованы для изготовления как моделей, так и литниковых систем.

Эмульгированная модельная восковая масса имеет состав, близкий к составу восковой массы без наполнителя, однако в состав дополнительно вводится вода, обычно от 7 до 12 %. Модель из этой массы имеет гладкую поверхность с микроскопическими углублениями. Работа с эмульгирован­ ной массой очень проста при условии, что на литейном производстве со­ блюдаются инструкции, данные поставщиком восковой массы. Эта техно­ логичная масса применяется все шире, она также может быть восстановле­ на и повторно использована для изготовления как литниковых систем, так и моделей.

Модельная восковая масса с наполнителем в своей основе имеет те же вещества, что и две вышеупомянутые категории модельных масс, однако в ее состав введен порошкообразный инертный наполнитель, нераствори­ мый в базовом составе массы. Наполнитель придает модельной массе большую стабильность и уменьшает склонность к образованию пустот. В качестве наполнителя используют органическое вещество, не оставляющее золы при выжигании. Следует применять наполнитель с очень мелким размером частиц, чтобы не ухудшалось качество поверхности модели. Кроме того, удельный вес наполнителя должен быть близок к удельному весу базового состава, чтобы в жидком состоянии обеспечивать наимень­ шее расслоение жидкой и твердой составляющих массы по высоте. Воско­ вые массы с наполнителем также применяются широко и успешно восста­ навливаются с применением прогрессивных технологий регенерации, а за­ тем повторно используются для изготовления литниковых систем и моде­

лей.

Еще раз отметим, что три основных категории модельных смесей да­ дут разное качество поверхности: блестящую - масса без наполнителя,

чуть более шероховатую - масса с наполнителем. Все три категории сме­ сей по-своему удовлетворительны, и литейщики используют свои пред­ почтительные смеси.

3.2.2. Литниковые массы

Литниковая восковая масса имеет состав, аналогичный составу воско­ вой массы без наполнителя. Состав массы подбирают так, чтобы обеспечи­ вать требуемую прочность литниковой системы и низкую себестоимость массы.

3.2.3. Водорастворимые массы

Водорастворимые восковые массы используются для формирования внутренних полостей, которые трудно получить другим путем. Эти массы растворимы в воде или в слабокислом растворе.

3.2.4. Специальные модельные массы

Специальные массы являются восковыми массами без наполнителя и применяются для ремонта или склеивания восковых моделей.

3.3. Свойства восковых масс и их влияние на качество моделей и отливок

Как уже упоминалось ранее, большинство воскоподобных материа­ лов, применяемых в литейном производстве, являются сложными по со­ ставу смесями. Каждый компонент, вводимый в смесь, оказывает совер­ шенно определенное влияние на конечные свойства массы. Очевидно, что от этих свойств восковых масс во многом зависит качество изготовления металлических отливок.

На качество моделей и отливок влияют следующие свойства модель­ ных масс:

-усадка и склонность к образованию пустот;

-точка застывания и точка плавления; содержание золы;

-твердость и упругость;

-вязкость;

-скорость схватывания;

-стабильность (устойчивость к окислению);

-свободная линейная усадка;

-прочность;

-термическое расширение;

-теплоустойчивость.

Для литейного производства очень важным является сохранение на одинаковом уровне величины усадки восковой массы и склонности ее к

образованию пустот. Ранее мы уже рассмотрели влияние структуры и со­ става массы на усадку, заострив внимание на том, как некоторые компо­

ненты (кристаллические вещества, некристаллические смолы) будут вли­ ять на это свойство.

Как мы уже отмечали (см. подраздел 3.1), структура влияет на темпе­ ратуру застывания и плавления модельной массы. В свою очередь, от этих параметров зависит выбор требуемой температуры нагнетания массы в пресс-форму.

Точка плавления (точка капли) —это температура, при которой капля испытуемого материала самостоятельно отделяется от основной массы.

Так как точка плавления тесно связана с точкой застывания, мы будем иметь дело с обоими этими параметрами.

Точка застывания - это температура, при которой расплавленная вос­ ковая масса, когда ей дают возможность остывать в определенных услови­ ях, перестает течь.

Масса проходит несколько стадий при нагреве и/или охлаждении. Точка застывания и точка плавления будут представлять собой соответст­ венно температуры начала и конца пребывания массы в полужидком со­ стоянии. Зная эти две температуры, можно правильно провести подготовку массы и определить ее температуру при нагнетании в пресс-форму.

Специалисты литейного производства должны осознавать необходи­ мость применения восковой массы с низким содержанием золы (несгорае­ мых твердых веществ), потому что зола оказывает вредное влияние на процесс. Материал годен к приемке, если содержание золы не превышает 0,05 %. Однако важно знать не только содержание золы (в мае. %), но и природу остаточных веществ, а также учитывать влияние этих веществ на литейную форму и в конечном итоге на отливку.

Необходимо, чтобы восковая масса имела достаточную твердость и упругость. Это позволит снизить вероятность выбраковки модели вследст­ вие поломок, погнутостей и других нежелательных явлений, которые мо­ гут возникнуть во время последующей обработки восковой модели. Раз­ личные компоненты по-разному воздействуют на массу.

Вязкость модельной восковой массы является одним из важнейших показателей, учитываемых при изготовлении моделей.

Различают кинематическую и динамическую вязкость. Кинематическая вязкость —это мера времени для фиксированного

объема жидкости, за которое этот объем протекает сквозь капилляр. Еди­ ницы измерения кинематической вязкости - стоке и сантистокс.

Динамическая вязкость численно является произведением кинемати­ ческой вязкости на плотность жидкости при той же температуре. Единицы измерения динамической вязкости - пуаз и сантипуаз.

Для ньютоновой жидкости абсолютная (динамическая) вязкость опре­ деляется как количественная мера склонности жидкости сопротивляться сдвигу.

Результаты испытаний вязкости дают понятие текучести восковой массы, которое нужно для назначения давления, необходимого для пере­ мещения модельной массы из машины в пресс-форму, и сечения канала литьевой машины, требуемого для поддержания этого давления.

Когда требуется изготовить модели с очень тонкими сечениями, сле­ дует применять массу с низкой вязкостью, способную проникнуть в самые мельчайшие выемки пресс-формы. Для более массивных сечений предпоч­ тительнее менее жидкотекучая масса. Если вязкость массы не будет соот­ ветствовать конкретным условиям применения, то способность массы течь внутри пресс-формы нарушится.

Специалисты литейного производства должны знать скорость схва­ тывания модельной массы. В литейном производстве при изготовлении моделей требуется обеспечивать достаточную скорость схватывания для более быстрой выемки их из пресс-формы. Однако и более низкая скорость схватывания имеет свои преимущества.

Стабильность является одним из важнейших свойств восковой мас­ сы. О стабильности можно говорить как о свойстве массы противостоять окислению или разложению отдельных ее компонентов вследствие тепло­ вого воздействия или просто вследствие старения. Если компоненты вос­ ковой массы окислятся, то свойства массы изменятся, и она может стать непригодной к употреблению.

Проницаемость восковой массы - это расстояние, измеряемое в деся­ тых долях миллиметра, на которое стандартная игла проникает в верти­ кальном направлении в образец материала при фиксированных условиях нагружения, времени и температуре.

Проницаемость, безусловно, дает сведения о. твердости восковой массы. Если величина проницаемости увеличена, но все еще находится в пределах ограничений, то масса становится чуть мягче, и может потребо­ ваться увеличить время ее выдержки в пресс-форме, чтобы сохранить раз­ меры моделей. Если проницаемость меньше требуемой, то необходимо уменьшать время выдержки моделей в пресс-форме.

Для определения свободной линейной усадки замеряют изменение длины образца в определенном интервале температур. Усадку вычисляют по формуле

У лин = К /п — ^об) / У - 1 0 //° у

где /п - длина рабочей части пресс-формы;

/0б - длина образца после завершения усадки (в момент замера).