Изготовление литейных форм.
Следующий этап работы заключается в том, что восковое дерево, помещают в опоку и заливают огнеупорной гипсовой смесью (формовочной массой).
Формовочная масса состоит их химически чистого кристоболита, высокопрочного гипса, кремнезема, а так же модифицирующих веществ (замедлителей), регулирующих скорость затвердевания гипса.
Кристоболит – это минерал вулканической породы, его получают, нагревая кремнезем до температуры 1470-1670©. Формовочная масса, содержащая кристоболит не растрескивается при заливке расплавленного металла.
Гипс – используется в формомассе как связующий материал.
Кремнезем – это двуокись кремния SiO2. Он действует на огнеупорную смесь как стабилизирующий фактор при нагревании для выжигания воска и охлаждения непосредственно перед отливкой.
Модифицирующие вещества – это специальные добавки (борная кислота, сернокислый алюминий, мочевина и т.д.) которые снижают окисляемость сплавов, а так же замедляют схватывание гипса.
При выборе формовочной массы необходимо обращать внимание на следующие ее характеристики:
Формомасса должна выдерживать требуемую для ее прокаливания температуру (760©), не давая при этом трещин.
Формомасса должна выдерживать температуру заливки металла (для золота около 1020©), а так же давление расплавленного металла, который затекает в форму с большой скоростью.
Формомасса не должна содержать химически вредных веществ, которые могут привести к коррозии или окислению опоки и отливок.
Формомасса должна позволять быстрое и легкое извлечение отливок из опоки после литья.
В настоящее время имеются превосходные формовочные смеси, выпускаемые различными зарубежными фирмами:
1. KERRCast (США)
SatinCast 20
Предназначена для работы с золотом и серебром. Имеет мелкозернистую структуру. В силу своих превосходных характеристик, на сегодняшний день является самой используемой ювелирами. Позволяет легко отделять форму в холодной воде.
Основные характеристики:
Время работы:……………………………..9-10мин.
Время затвердевания опоки:……………..11-12мин.
Время прокаливания опоки:……………...не менее 6 часов.
Максимальная температура обжига:……..не более760©.
Температура металла при заливке:………не более 1093©.
2. Hoben International (Англия)
GoldStar 21 и GoldStar Ultima
Представляют собой формовочные смеси повышенной термической стойкости. При характеристиках близких к SatinCast 20 имеют более низкую цену. GoldStar Ultima специально разработана для высокотемпературных сплавов, таких как белое золото и другие сплавы температура плавления которых не превышает 1300©.
Основные характеристики:
GoldStar 21
Время работы:……………………………..7,5-9мин.
Время затвердевания опоки:……………..10-11мин.
Время прокаливания опоки:……………...не менее 6 часов.
Максимальная температура обжига:…….не более740©.
Температура металла при заливке:………не более 1100©.
GoldStar Ultima
Время работы:……………………………..9-11мин.
Время затвердевания опоки:……………..10-11мин.
Время прокаливания опоки:……………...не менее 6 часов.
Максимальная температура обжига:…….не более850©.
Температура металла при заливке:………не более 1300©.
3. SRS Ltd (Англия)
Eurovest-exstra, Eurovest-standart, Eurovest-E2
Имеют уникальный состав, разработанный для повышения устойчивости к термоудару во время циклов нагревания и охлаждения. У них высокие прочностные характеристики, они легко смачиваются и разводятся водой, давая при этом тонкую, жидкую консистенцию. Это приводит к образованию поверхностей высокого качества и позволяет использовать эти формомассы для всех металлов и их сплавов. Их можно использовать как для отливки крупных изделий, так и для тонкой филигранной работы.
Основные характеристики:
Время работы:……………………………..8-9мин.
Время затвердевания опоки:……………..11-12мин.
Время прокаливания опоки:……………...не менее 6 часов.
Максимальная температура обжига:…….не более 750©.
Температура металла при заливке:………не более 1100©.
Подготовка воскового дерева для заливки формовочной массой.
Прежде чем залить формовочную массу в опоку, глее установлено восковое дерево, необходимо провести обезжиривание восковых моделей.
Обезжиривание воскового дерева проводят в спирте или четыреххлористом углероде. Обезжиривание производится путем окунания воскового дерева 5-6 раз в ванну с раствором. Затем просушить восковое дерево на воздухе.
Обезжиривание воскового дерева можно производить так же и с помощью мыльного раствора. Его готовят, растворив 7-8 граммов стирального порошка в 1 литре теплой (35-40©) воды. После этого восковое дерево промывают в холодной воде и просушивают с помощью вентилятора.
Для обезжиривания можно так же использовать препараты изготовленные специально для этих целей:
Film-o-wax раствор, снижающий поверхностное натяжение. Наносится на восковые модели с помощью мягкой кисти или пульверизатором.
Rio-vacu-film смачивающий раствор, предотвращающий образование воздушных пузырьков на поверхностях моделей во время заливки формомассы.
На многих предприятиях не пользуются смачивающими растворами, считая, что хорошее вакуумирование опок достаточно для получения хорошего результата. Однако практика показывает – без использования смачивающих растворов – нельзя получить качественные отливки.
Опоки для литья.
Опоки для литья это трубы из нержавеющей стали разного диаметра и разной высоты. Опоки для вакуумного литья имеют более сложную форму. На поверхности этих опок имеется множество отверстий, через которые происходит всестороннее вакуумное всасывание и быстрое остывание краев опоки после заливки расплава.
Опоки должны плотно входить в резиновые уплотнители, что бы не было утечки формомассы. Перед использованием, опока должна быть тщательно очищена от остатков старой формомассы, а внутреннюю ее поверхность необходимо очистить от ржавчины с помощью железной щетки. Размеры опок выбирают в зависимости от количества отливок, их габаритов и возможностей литейной машины. Опока размером 100x150 означает, что она имеет диаметр 100мм. и высоту 150мм.
Технологический процесс получения литейных форм
Состоит из следующих технологических операций:
Приготовление водяной суспензии.
Перемешивание смеси.
Вакуумирование смеси
Вибровакуумирование.
Вытапливание воска.
Отжиг опоки.
Приготовление водяной суспензии.
Для приготовления водяной суспензии рекомендуется соотношение «порошок-вода» 100-40 или 100-38. Это означает, что для приготовления суспензии следует 100 грамм порошка смешивать с 40 мл. или с 38мл. воды. Соотношение 100-38 используют для обычного литья, а 100-40 для литья тонких филигранных изделий. Воду отмеряют с помощью мерительной емкости, а порошок взвешивают на весах.
Температура суспензии должна быть около 20©.
Для определения массы воды требуемой для заполнения опоки, содержащей восковые модели, надо осторожно залить опоку водой комнатной температуры, а затем вылить воду в мензурку. Если известна масса воды, требуемой для заливки в опоку, то массу порошка можно вычислить следующим образом:
Заливаем опоку
Перемешивание смеси
Перемешивают порошок с водой, с целью получить однородную массу при помощи миксера. При длительном и тщательном замешивании ускоряется процесс схватывания, и получаются качественные отливки с более гладкими поверхностями. Нельзя перемешивать смесь слишком быстро. Это приводит к поднятию воды в верхнюю часть опоки, поскольку она легче, чем порошок формомассы и как следствие, к образованию дефектов на отливках.
Вакуумирование смеси.
Полученная суспензия помещается под вакуумный колпак для удаления воздуха из суспензии. Если воздух из суспензии не удалить, то он прилипает к восковым моделям в виде воздушных пузырьков, что приведет к дефектам на отливках. Вакуумирование производится при давлении 1400Па в течение 2-3 минут.
При вакуумировании суспензии, воздух из-под колпака удаляется за счет снижения давления. Когда давление над суспензией достаточно понизится, суспензия в емкости начнет кипеть, что приведет к полному удалению из нее воздуха. Затем суспензию медленно, что бы не поломать восковые модели заливают в опоку до тех пор, пока уровень суспензии не поднимется не менее чем на 10мм. выше восковых моделей.
Опоки, залитые суспензией помещают под вакуумный колпак, установленный на вибрационном столе. Вибрация и одновременное вакуумирование позволяют суспензии полностью обтекать восковые модели, и окончательно удаляет пузырьки воздуха. Процесс продолжается от 1 до 2 минут при давлении 1400 Па. За это время суспензия снова сильно поднимается, затем оседает и начинает кипеть.
Современное оборудование позволяет объединить операции приготовления, вакуумирования, перемешивания и заливки опок суспензией в единую операцию при помощи вакуумного миксера. Вакуумный миксер удаляют газы из компонентов перед смешиванием, смешивает и вакуумирует суспензию, имеет устройство для заливки и вакуумирования опок. Он позволяет менять скорости перемешивания в зависимости от типа формомассы, а так же программировать время перемешивания, параметры вакуумирования и виброобработки.
Вытапливание воска и обжиг опоки.
После того как формомасса затвердеет, надо снять с нее резиновую подставку уплотнитель и удалить излишки формомассы на ее краях и боковых стенках. Модельный воск вытапливается паром, или в прокалочной печи во время обжига опоки. Операция вытапливания воска с последующим обжигом является важнейшей фазой в литейном деле. Поэтому обжиг опок необходимо проводить в строгом соответствии с разработанными режимами прокаливания формовочных масс. Рекомендуемый изготовителем режим прокаливания обычно прилагается к каждой упаковке с формовочной массой. При отклонении от указанных режимов прокаленные опоки могут дать трещины, неровности и другие дефекты на отливках. При температуре 90-100© большая часть воска расплавляется и вытекает через литниковое отверстие. Пар, образующийся в результате нагревания опоки с влажной формомассой, помогает удалению воска из полостей формы. Оставшаяся часть воска при последующем нагревании до 550© превращается в сажу. При температуре 750© сажа соединяется с кислородом воздуха, образуя газообразное соединение, и полностью удаляется. При этом печь должна вентилироваться. В современных производствах используются прокалочные печи с программируемыми регуляторами температуры. Преимущества таких печей заключаются в том, что они позволяют экономить рабочее время. Запрограммировав печь, можно прокаливать опоки в нерабочее время, подготавливая их к заливке на следующий день.
Рекомендуемые правила обжига опок.
Опоки, залитые формовочной массой нельзя долго хранить в холодной печи. Если залитые опоки нужно хранить долго, то их заворачивают в мокрые тряпки. Если формомасса высохнет, то при вытапливании воска из опоки он будет впитываться в поры формомассы, осложняя в последствии процесс заливки опок расплавленным металлом.
При вытапливании воска из опоки ее необходимо медленно прогреть до 200©. В противном случае, если прогревание вести быстро, то пар, образовавшийся в модельных полостях, расширяется быстрее, чем выходит через литниковое отверстие, и как следствие может произойти деформация модельных полостей, что приведет к браку отливок.
Камера печи, где происходит обжиг опок, должна вентилироваться. При этом печь должна вентилироваться. Недостаточная вентиляция прокалочной печи, приводит к забиванию пор формомассы золой, в особенности при большом количестве одновременно прокаливаемых опок, или при очень кратковременных циклах обжига опок.
Нельзя нагревать опоку выше максимальной температуры указанной фирмой изготовителем (как правило, 760©), При превышении максимальной температуры происходит разрушение гипсовой связки, кроме того, металл, залитый в такую опоку, будет медленно остывать, что приводит к пористости и плохой чистоте поверхности отливок.
Рекомендуемые циклы обжига опок.
KEER полный цикл 100х200мм.
2
часа 149©
2 часа 371©
2 часа 482©
4 часа 732©
2 часа температура заливки (580©)
При литье по выплавляемым моделям с принудительной заливкой металла в форму применяются различные литейные установки и устройства: центробежные литейные установки, ваккумные литейные установки, центробежно-ваккуумные литейные установки.