37. Смеси для ювелирного литья. Рекомендации по выбору их состава.

Дия литью ювелирных изделий сложной конфигурации из сплавов меди (Т_пл до 1100С) широкое распространение получил так называемый энтион-процесс с применением кристобалито-гипсовых форм.

Главными особенностями современного процесса являются следующие технологические операции.

1. Применение вакуума и вибрации при изготовлении водных суспен­зий и монолитов литейных форм для удаления из них газовых пузырьков, адсорбируемых частицами гипса и поверхностью восковых моделей.

2. Применение технологических добавок, замедляющих схватывание гипса и удлиняющих период текучести формовочных суспензий.

3. Применение в качестве компенсаторов усадки гипса кристобалита, превращение которого происходит в интервале температур 250 - 300 °С сопровождается значительным эффектом объемного расширения.

Для точного литья цветных металлов в формовочных смесях в ка­честве связующего применяют высокопрочный гипс. При гидротермальной обработке гипсового камня насыщенным водяным паром в закрытых аппа­ратах (автоклавах) образуется альфа-полугидрат (высокопрочный гипс), а в от крытых сосудах - бетта-полугидрат (строительный гипс). При смешивании по­рошкообразного гипса с водой образуется дигидрат CaSO₄H₂O - твердое камневидное вещество. Химическая реакция разложения гипса (двуводного сульфата кальция) теоретически протекает при температуре 107 °С.

В интервале температур 170 - 200 °С происходит дальнейшая потеря гипсом кристаллизационной воды, образуется так называемый растворимый ангидрит CaSO₄, активно соединяющийся с водой. При температуре 200 -400 °С происходит почти полное удаление из гипса кристаллизационной воды. Образуется смесь нерастворимого и растворимого ангидрита. При температуре выше 450 °С гипс переходит в намертво обожженный гипс -ангидрит CaSO₄. При температурах 750 - 800 °С образуется эстрих-гипс.

После смешивания порошкообразного гипса с водой и образования камневидного тела прочность гипса достигает максимума при высушивании его до постоянной массы. Замедление схватывания гипса может быть до­стигнуто введением гашеной извести в количестве I - 2%, а также борной кислоты 1,0 - 1,5 % и других соединений.

37. Смеси для литья по выплавляемым моделям. Рекомендации по выбору их состава.

Выплавляемые модели изготовляют из сплавов легко­плавких материалов; парафина, церезина, буроугольного и торфяного воска и др. Удаление таких моделей из оболочки формы производят в зависимос­ти от свойств используемых модельных составов и применяемого техноло­гического процесса выплавлением в горячей воде, паром, горячим воздухом или в расплаве модельного состава.

Выжигаемые модели изготовляют обычно из полистирола или пенополистирола. Выжигание моделей производят одновременно с прокаливанием оболочки формы в прокалочных печах.

Растворяемые модели изготовляют из составов на основе карбамида (синтетической мочевины), нитрата натрия, нитрата ка­лия и других водорастворимых материалов. Удаление таких моделей из оболочки формы производят обычно в теплой воде.

Для приготовления модельных составов используют в основном пара­фин, церезин, буроугольный, торфяной или полиэтиленовый воск, карба­мид, иногда стеарин и другие материалы. Ни один из указанных материалов самостоятельно не пригоден для получения моделей необходимого качества. Поэтому при их изготовлении используют составы (композиции) из двух-трех модельных материалов и более.

Основными требованиями, которым должны удовлетворять модельные составы, являются невысокая от 60 - 70 до 100 °С температура плавления (для выплавляемых модельных составов), большая жидкотекучесть в рас­плавленном состоянии, что значительно облегчает изготовление моделей и удаление модельного состава из оболочки формы, минимальная и стабиль­ная усадка при охлаждении и минимальное расширение при нагревании, минимальное время затвердевания в пресс-форме (фактор, влияющий на производительность труда), пригодность для многократного использования, быстрая и надежная спаиваемость, необходимая при соединении моделей с литниковой системой, способность хорошо заполнять полость пресс-фор­мы, точно воспроизводить ее очертания и не прилипать к стенкам полости пресс-формы, механическая прочность и стойкость против деформации при комнатной температуре, а также при повышенных температурах, возникаю­щих в помещении цеха, минимальная токсичность (отсутствие вредного влияния на здоровье работающих), минимальная зольность, не более 0,2 % (повышенная зольность приводит к образованию остатков в форме после прокаливания, вызывающих ухудшение поверхности отливок), хорошее смачивание суспензий, недефицитность.

Невысокая температура плавления модельных составов облегчает их приготовление, изготовление моделей и выплавление их из оболочки фор­мы. Чтобы избежать деформации в цеховых условиях, температура начала размягчения модельного состава должна быть на 5 - 10 °С выше возможной температуры в модельном отделении литейного цеха.

Плотность модельного состава должна быть невысокой (желательно до единицы), что обеспечивает малую массу модельных звеньев и блоков.

Выплавляемые модели могут изготовляться как из расплавов модель­ных составов, так и из полужидких паст. Модели, отливаемые из распла­вов, имеют повышенную прочность по сравнению с пастообразными и бо­лее чистую глянцевую поверхность, но усадка и время охлаждения у литых моделей больше. Для снижения нежелательного проявления усадочных яв­лений модели из расплавов приходится прессовать при высоких давлениях.

Пастообразные составы имеют небольшую и стабильную усадку, быстрее, чем рас­плавы, охлаждаются в пресс-формах и имеют ряд других достоинств.

При изготовлении пастообразного модельного состава в него обычно вмешивается воздух от 8- 10 до 20 % объема. В результате снижается плотность модельного состава и его расход.

В пресс-форме пастообразный модельный состав и содержащийся в нем воздух сжимаются под давлением прессования. После прекращения прессования и снятия давления с модельного состава находящийся в нем воздух стремится расшириться, что способствует более точному воспроиз­ведению модельным составом формы и размеров полостей пресс-формы.

При выплавлении моделей воздушные включения, равномерно распре деленные в них, частично выполняют роль компенсаторов расширения мо­дельного состава, в результате снижается давление модельного состава на . стенки оболочки формы и уменьшается вероятность ее растрескивания.

Наибольшее распространение имеют модельные составы на основе парафина, составляющего более 50 % от массы остальных компонентов: це­резина, буроуголышх и торфяных восков и других легкоплавких модельных материалов. Эти модельные составы выплавляют из оболочки формы в го­рячей воде, в расплаве модельного материала, паром или горячим воздухом В последнее время получает все большее распространение выплавление в автоклавах перегретым паром.

Рассматриваемые модельные составы применяют при изготовлении отливок средней сложности, к качеству поверхности и размерной точности которых не предъявляют высоких требований. При изготовлении более сложных отливок применяют воскообразные составы с повышенной проч­ностью и теплоустойчивостью (ВИАМ-102, МВС-ЗФ и др.). При изготовле­нии мелких тонкостенных отливок применяют модели из полистирола, из­готовленные на литьевых машинах для пластмасс. Удаление таких моделей из оболочки формы производят во время прокалки формы выжиганием. При этом необходима активная вентиляция помещения прокалочного отделения.

Для изготовления ряда средних и крупных по размерам тонкостенных моделей (полых турбинных лопаток и др.) часто используют хорошо рас­творимые в воде модельные составы на основе карбамида и солей. Эти со­ставы применяют и для отливки стержней, с помощью которых в моделях из воскообразных составов получают сложные полости и каналы.

Возврат воскообразного модельного состава, получаемый после его выплавления из оболочки формы, составляет на разных производствах и для разных по конфигурации моделей 50 - 95 % от первоначального коли­чества. Количество возвращаемого в производство модального состава зависит также от свойств, способа выплавления и применяемого оборудования. Использование возврата модельного состава экономит исходные модельные материалы и снимает себестоимость производства отливок. Недопустимо использовать смесь возврата различных модельных составов, т. к. нельзя предугадать, какими свойствами будет обладать смесь.

При выплавлении моделей модельный состав частично меняет свои свойства, что в некоторых случаях ограничивает его повторное примене­ние. В связи с этим возврат модельного состава обычно применяют в смеси со свежими исходными материалами в количестве от 50 до 70 %.

Для приготовления модельного состава применяют термостаты, пла­вильные баки, отстойники, пастоприготовительные агрегаты, пастосборники, пастопроводы, насосы и др.