4.3 Изготовление керамических оболочковых форм

Требования к оболочковым формам:

- суспензия должна обладать достаточной схвачиваемостью с моделью. Добавляют специальные компоненты для увеличения смачиваемости;

- обладают достаточно высокой прочностью;

- выдерживают динамические нагрузки и статические расплавы;

- не деформируются при заливке, затвердевании и охлаждении отливки;

- должны быть огнеупорными при прокаливании;

- должны иметь хорошую газопроницаемость, чтобы в форме не возникло противодавления газов, которое может привести к деформации;

- должны быть химически инертными;

- должны иметь достаточную податливость, чтобы не припятствовать усадке сплава;

- должны обеспечивать повышенную точность отливок, шероховатости поверхности и массы.

4.4 Конструкция оболочковой формы

Оболочковая форма состоит из нескольких слоев. Первый слой наносится на блок модели и является облицовочным. На практике используют огнеупоный материал, облицовочный слой получают окунанием модельного блока в суспензию. Суспензия состоит из наполнителя и связующего. Каждый слой полученный окунанием увеличивает присоединение сухого кварцевого песка или других огнеупорных материалов.

Суспензия для 1го слоя обладает свойствами: должна хорошо покрывать модель и не вступать в реакцию с материалом модели и прочно соединятся с последующими слоями и присыпкой. Каждый последующий слой просушивается при температуре 18 – 20^оС, 2 – 4 часа. Предварительная просушка необходима, так как первый слой оболочки обладает прочностью. Упрочнение оболочки происходит в процессе сушки и химического твердения.

4.5 Формовочные материалы и их подготовка

Для данной работы мы используем в качестве связующего смесь этиловых эфиров однокремнеевой кислоты. Представляет собой жидкость желтого или буроватого цвета с запахом эфира. Плотность 980 – 1050 кг/м³, температура кипения 160^оС Сам он не является связующим и становится им после гидролиза.

Получают этилсиликат следующим образом:

SiCl₄ получают путем продувки хлора над раскаленным ферросилицием. Получают продукт соединенный с этиловым спиртом при непрерывном смешивании в реакторах из нержавеющей стали. Реакция этилиссикации хлорида Si.

SiCl₄+4C₂H₅OH ^__ (C₂H₅O)₄Si +4HCl

С целью придания связующему свойств необходимых гидролизу. Вода и этилсиликат в друг друге взаимно не растворяются. Для этого их растворяют в третьей жидкости (ацетоне, этиловом спирте) потом соединяют. В процессе гидролиза происходит замещение этоксильных групп гидрооксидными. Для завершения процесса гидролиза вводят 0,2 – 0,3 % кислоты на ЭТС.

4.6 Расчет массы каждого компонента суспензии для получения оболочек и кварцевого песка для обсыпки каждого слоя нанесенной суспензии на заданную программу

В дальнейшем необходимо использовать при расчетах общую массу годных отливок, которая находится произведением общего количества отливок на программу (50000шт.) и массы одной отливки (кг). Следовательно, общая масса годных отливок составляет 453,5 т.

Далее приведены краткие сведения и расчеты массы каждого компонента суспензии для получения оболочек и кварцевого веска для обсыпки каждого слоя нанесенной суспензии ни заданную программу:

Маршалит – огнеупорная основа суспензии, содержит 96..98% SiO₂. Получают измельчением в струйных мельницах. Вредная примесь – Fe. Расход маршалита на одну тонну годного литья составляет 450 кг. Следовательно, масса маршалита на программу равна

Gм=GгxРм,

где Gм-общая масса годных отливок, т. Gг= 453,5 т;

Рм-расход маршалита на одну тонну годного литья, т. Принимаем Рм= 0,45т;

Gм=453,5x0,45=205 т.

Жидкое стекло – связующее. Используют при плотности 1300кг/м³ и модуле 3..3.5. Расход жидкого стекла на одну тонну годного литья составляет приблизительно 350кг. Масса жидкого стекла на программу равна

Gж.с.=GгхРс.ж, (4.2)

Где Рс.ж.- расход жидкого стекла на одну тонну годного литья, т. Принимаем Рж.с.= 0,35т.

Gж.с.=453,5х0,35= 159 т.

Хлористым аммонием разбавляют жидкое стекло для получения необходимого модуля. Также его используют для закрепления оболочки. Расход хлористого аммония на одну тонну годного литья составляет 90 кг. Массу хлористого аммония на программу найдем по формуле

Gх.а.=GгхРх.а, (4.3)

где Рх.в.- расход хлористого аммония на одну тонну годного литья, т. Принимаем Рх.в.=0,09 т;

Gх.а.= 453,5х0,09=40,1т.

Кварцевый песок применяется для обсыпки слоя суспензии. Вредные примеси окислы Fe, щелочные и щелочноземельные металлы. Требуемая зернистость 0.315, 0,4, 0.63. Расход кварцевого песка на одну тонну годного литья составляет приблизительно 650кг. Массу кварцевого песка на программу найдем на формуле

Gк.п.=GгхРк.п, (4.4)

Где Рк.п.- расход кварцевого песка на одну тонну годного литья, т. Принимаем Рк.п.= 0,65 т;

Gк.п.=453,5х0,65=295т.

4.7 Удаление модельного комплекта

После самой длительной операции в общем цикле изготовления оболочковой формы приступаем к удалению моделей. Наибольшее распространение получил способ удаления выплавляемых моделей погружением в горячую ванну с модельным составом, что позволяет повысить прочность оболочковой формы благодаря пропитке ее модельным составом. При прокаливании оболочковой формы воскообразный состав в ее порах коксуется и дополнительно упрочняет форму. Однако качество возврата ухудшается вследствие его перегрева.