МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА

Кафедра «Литейно-металлургические процессы и сплавы»

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ПО

ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ

Методические указания к лабораторной работе №3 по курсу

«Специальные способы литья» для студентов специальности 150104

«Литейное производство черных и цветных металлов»

Нижний Новгород, 2013

Составители: Ю.И. Трифонов, Д.Г. Чистяков.

Технология изготовления отливок по выплавляемым моделям: метод. указания к лабораторной работе №1 для студентов специальности 150104 «Литейное производство черных и цветных металлов», НГТУ; сост.: Ю.И. Трифонов, Д.Г. Чистяков, Н. Новгород. -

13с.

Научный редактор И.О. Леушин

Редактор Э.Б. Абросимова

Подписано в печать 24.09.13. Формат 60 х 84 ¹/16. Бумага газетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,5. Уч.-изд. л. 0,75. Тираж 500 экз. Заказ

_______________________________________________________

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Типография НГТУ. 603950, Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

© Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2013

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Ознакомиться с технологией изготовления отливок по выплавляемым моделям.

Изготовить несколько отливок используя общепринятую схему процесса изготовления отливок по выплавляемым моделям (см. стр. 4) и сравнить их с аналогичными отливками, получаемыми в песчаной форме.

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ:

Литье по выплавляемым моделям (ЛВМ) – способ получения отливок в многослойных оболочковых неразъемных разовых формах, изготавливаемых с использованием выплавляемых (выжигаемых, растворяемых) моделей однократного использования.

С помощью ЛВМ получают отливки максимально приближенные по форме и размерам к готовой детали. ЛВМ по сравнению с литьем в песчаные формы имеет ряд преимуществ: отливки получаются с чистой поверхностью, без пригара, с высокой точностью размеров, иногда даже без припусков на механическую обработку; можно изготавливать отливки самой сложной конфигурации, весом от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов, со стенкой толщиной до 0.5 мм.

2.1. Модели

Модели отливок и литниковых систем изготавливают в металлических пресс-формах. Внутренняя полость пресс-формы учитывает усадку модельного состава, металл отливки и расширение оболочки при прокаливании.

Для изготовления моделей применяют легкоплавкую массу состоящую из 50% парафина и 50% стеарина, или модельную массу более сложного состава с улучшенными свойствами (такие как Р-2, Р-3 или МВС-3А).

Схема процесса изготовления отливок по выплавляемым моделям представлена на рис.1.

Существует два способа заполнения пресс-форм: свободной заливкой жидкого модельного состава (рис.2, а) и запрессовка модельного состава пастообразного состава

(рис.2, б).

При первом способе рабочую полость пресс-формы смазывают тонким слоем трансформаторным маслом или раствором касторового масла в спирте (1:1), пресс-форму собирают и заливают из ковша через воронку модельным составом при температуре 60-70°С. Через 3-10 мин пресс-форму раскрывают и извлекают модель элементов литниковой системы.

По второму способу модельный состав, охлажденный до температуры пастообразного состояния, запрессовывают в пресс-форму с помощью шприца. Через 2-3 мин затвердевшую модель удаляют из пресс-формы. Далее модели отливок и элементов литниковой системы собирают в блок моделей (рис.3). Модели собирают в блоки припаиванием. Шпателем или ножом, нагретыми до температуры 120-150°С, подплавляют нижний торец стояка и центр коллектора, после чего их соединяют в месте пайки и выдерживают до полного затвердевания и упрочнения оплавленного слоя.

Рис.1. Схема процесса изготовления отливок по выплавляемым моделям

Рис.2. Способы заполнения пресс-форм модельной массой: а – заливкой, б – запрессовкой

Рис.3. Модельные блоки: 1 – литниковая система, 2 – стояк, 3 – питатель, 4 – отливка, 5 – коллектор

2.2. Керамическая оболочка

Процесс изготовления керамических оболочек включает операции: приготовления связующего раствора и суспензии, формирования керамического покрытия на поверхности блока моделей, выплавление моделей, формовки керамической оболочки и прокаливания форм.

Для изготовления связующего раствора используют этилсиликат, дистиллированную воду, ацетон или этиловый спирт и соляную кислоту. Этилсиликат относится к группе кремнийорганических кислот и представляет собой смесь эфиров кремниевых кислот. Марка этилсиликат характеризуется условной величиной содержания SiO₂, которое может колебаться в пределах 28-42 вес., %.

Чем больше в этилсиликате высокомалекулярных эфиров, тем выше содержание в нем SiO₂. Наиболее часто используются этилсиликаты 32 и 40.

Для того, чтобы получить связующий раствор, необходимо провести гидролиз этилсиликата (гидролиз – реакция обменного разложения между различными веществами и водой). Образующиеся при гидролизе этилсиликата нестойкие кремниевые кислоты переходят в коллоидное состояние с выделением золя кремниевой кислоты, а затем и твердого геля, обладающего связующими, цементирующими свойствами.

Одну из реакции гидролиза эфира ортокремниевой кислоты можно представить следующим образом:

(C₂H₅O)_4*Si+4H₂O=2H₂O_*SiO₂+4C₂H₅OH

Этилсилькат с водой не смешивается, потому что гидролиз проводят раствором дистиллированной воды в ацетоне или спирте, которые хорошо смешиваются как с этилсиликатом, так и с водой.

В качестве катализатора в реакции гидролиза используют соляную кислоту.

Для определения количества воды и ацетона, необходимых для гидролиза, пользуются номограммой (рис.4.). Заштрихованное поле между линиями 2 и 3 соответствует количеству воды в связующих растворов, которое обеспечивает нормальную продолжительность твердения керамических покрытий и их высокие прочностные свойства. Если необходимо сократить продолжительность твердения, то соотношение количества воды и ацетона берут по линии 1.

Рис.4. Номограмма для расчета количества воды и ацетона для гидролиза