![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Глава 2. Характеристика способа литья по выплавляемым моделям.
- •Технологический процесс изготовления отливок в единые гипсовые смеси (эстрих-процесс)
- •Глава 3. Пресс-формы для изготовления моделей
- •3.1. Классификация пресс-форм по материалу, способу изготовления и заполнению.
- •3.2. Материалы для пресс-форм
- •3.3. Изготовление пресс-форм
- •3.4. Изготовление моделей.
- •3.5. Изготовление литейных форм
- •3.6. Приготовление составов огнеупорного покрытия
- •3.7. Формовка
- •3.8. Прокаливание форм
- •Глава 4 материалы и оборудование для единой смеси в художественном литье
- •4.1. Материалы формы
- •4.2. Огнеупорные наполнители
- •4.3. Изготовление литейных форм из гипсовых огнеупорных смесей
- •4.4. Изменение размеров гипсовых форм при затвердевании и охлаждении
- •4.5. Режимы прокаливания гипсовых форм
- •4.6.Технологические операции при изготовлении гипсовых форм
- •Глава 5 плавка металла и заливка форм
- •5.1. Расплавление металла
- •5.2. Плавка бронз и латуней
- •5.3. Заливка форм
- •5.4. Заполнение форм под давлением пара
- •Глава 6 литейные установки и устройства
- •6.1. Простейшая центробежная литейная установка
- •6.2. Центробежная литейная установка с приводом от пружины
- •6.3. Вакуумные литейные установки для мелких и ювелирных отливок
- •6.4. Газовые и бензиновые горелки для плавки металла
- •Глава 7 составление и расчет шихты
- •Глава 8 выбивка и очистка отливок
- •8.2. Удаление литников малых отливок
- •8.3. Проверка качества художественных отливок
- •Глава 9 отделка орнаментных художественных изделий
- •Глава 10 литье ювелирных отливок
- •10.9 Крапанная закрепка камней в резиновых пресс-формах
- •Глава 11 обработка поверхности ювелирных отливок
- •Глава 12. Дефекты ювелирных отливок и их устранение
- •Глава 13 проектирование отливок
- •Глава 14 литье в керамические формы (шоу-процесс)
- •Глава 15 литье в резиновые формы (микролитье)/5/
- •Глава 16 литье по газифицируемым моделям
- •Глава 17 Литьё в магнитные формы
- •Глава 18 вакуумная формовка
- •Глава 19 литье в песчано-глинистые смеси (литьё в землю)
- •Глава 20
- •Глава 21 литье в постоянные формы
- •21.1 Литье в кокиль
- •21.2 Литье под давлением
- •21.3 Литье по моделям, полученным методом лазерной стереолитографии
- •Глава 23 техника безопасности
4.4. Изменение размеров гипсовых форм при затвердевании и охлаждении
Для получения тонкостенных отливок и качественного воспроизведения декоративной поверхности гипсовые формы прокаливают при 800°С и заливают металлом. При изготовлении отливок из латуней, бронз, нейзильбера и мельхиора с толщинами стенок 10 мм форма подстуживается и заливку производят при 6000С. При заливке сплавов на алюминиевой основе форма после прокаливания охлаждается до 150—200°С.
При схватывании гипсовая масса расширяется, что дает хороший отпечаток с модели. Однако расширение затрудняет извлечение модели.
Расширение гипса при схватывании колеблется от 0,008 до 0,5 %. Оно уменьшается при использовании малопрочного гипса, при снижении содержания гипса в смеси, увеличении содержания воды, применении добавок типа гашеной извести, жидкого стекла, глины, песка и асбеста.
В первые 10—20 мин расширение не превышает 0,1—0,2 %, поэтому постоянную модель нужно удалять немедленно, как только форма приобрела минимальную прочность.
При нагреве и охлаждении гипсовая форма подвергается усадке. Причиной объемных изменений при нагреве гипсовых форм являются собственно термическое расширение и физико-химические процессы, идущие при дегидратации и модификационных превращениях формовочных материалов.
При нагреве выше 680 °С усадка гипса увеличивается и доходит до 4 %. Это связано с образованием ангидрида при полной потере гипсом кристаллизационной воды. Разложение ангидрида начинается при нагреве гипса уже выше 800 °С. Наличие в гипсовых формах асбеста, песка, кристобалита снижает усадку форм. Наименьшую усадку дают формы, загруженные в печь при 300 °С и выдерживаемые после их нагрева до 800 °С в течение 10 мин.
Для нейтрализации усадки применяют огнеупоры, сильно расширяющиеся при нагреве. К ним относятся кварцевый песок, пылевидный кварц, кристобалит. При содержании кристобалита до 70 % усадка гипса практически полностью компенсируется.
Таким образом, конечная усадка уменьшается в результате:
• уменьшения водосодержания смеси;
• снижения содержания в смеси гипса;
• применения малопрочных сортов гипса;
• использования наполнителей, особенно кристобалита;
• снижения температуры прокаливания форм;
• введения в гипсовую массу 1—2 % извести;
• пропаривания форм.
4.5. Режимы прокаливания гипсовых форм
Режимы прокаливания затвердевших форм зависят от состава формовочной смеси, габаритов формы, от заливаемого сплава, способа удаления из формы модели и от конструкции литниковой системы.
В гипсе находится 21 % кристаллизационной воды, в асбесте — 13 % и вода, которую добавляют в смесь для придания ей нужной консистенции. Эта вода удаляется в интервале температур от 250 до 800 °С. При нагреве печи до 800 °С адсорбционная вода удаляется из формы за 1,5—2 ч, а при нагреве печи до 400 °С — за 5—6 ч.
Гипсовые формы по постоянной модели можно помещать в печь, нагретую до 750— 800 °С, или нагревать со скоростью 250— 300 °С в час, не опасаясь образования трещин. Однако трещины могут образоваться при длительной выдержке при 750—800 °С из-за коробления и большой усадки. При высоких температурах гипс разлагается с образованием сульфида, что может привести к появлению в отливках газовых раковин засоров и пор.
Гипсовые формы помимо всего вышеизложенного требуют медленного нагрева для удаления впитавшегося в них модельного состава. При быстром нагреве и быстрой транспортировке газов создается большое давление, которое может деформировать и разрушить форму. Прокаливание форм проводят для алюминиевых сплавов при 500—600 °С для сплавов на медной основе и ювелирных сплавов при 650— 800 °С. Заливку алюминиевых сплавов следует проводить при температуре формы 150—200 °С. Охлаждение обычно занимает продолжительное время. Это относится и к подстуживанию при заливке массивных сплавов на медной основе. Надо учитывать, что гипсовые формы очень чувствительны к резкому охлаждению.
Литниковые системы должны быть сконструированы таким образом, чтобы их каналы не препятствовали удалению паров воды и газов от сгорания модельного состава.
В сложнопрофильном и ювелирном литье часто применяют импортные гипсовые массы с кристобалитом. В них имеются компоненты, замедляющие схватывание гипса и удлиняющие время живучести формовочной массы. К ним относятся массы:
• «К 90» с содержанием около 2 % Н 3ВО3 • 10 Н2О или 0,5Na2B407;
• «Суперкаст» с содержанием около 3 % Na2SiО3 и Н3ВО3 • 10 Н2О;
• «Сатинкаст» с содержанием около 1 % Na2SiО3 и Н3ВО3 • 10 Н2О.
Достоинством импортных смесей является их высокая технологичность на всех операциях изготовления формы и отливок. Недостатком является то, что в этих смесях применяется такой гипс, который разлагается при температуре чуть выше 650 °С. Максимально допустимая температура заливаемого металла — 1160 °С. Химический состав импортных смесей (в % по массе) представлен в таблице 4.5.1. Все смеси мелкодисперсные с размерами частиц от 0,02 до 0,09 мкм.
Табл. 4.5.1. Химический состав импортных смесей
Название смеси |
В2О3
|
СаО |
SiO2 |
FeO |
Fe2О3 |
Al2О3 |
MgO |
К2О |
Na2О |
SО3 |
Суперкаст |
0,58 |
11,71 |
66,18 |
1,67 |
0,15 |
0,24 |
0,71 |
|
0,25 |
16,7 |
К-90 |
0,83 |
9,5 |
74,31 |
— |
0,03 |
0,04 |
— |
— |
— |
13,5 |
Сатинкаст |
0,35 |
10,83 |
70,25 |
0,75 |
0,12 |
0,4 |
0,25 |
0,15 |
0,15 |
15,3 |
С целью замены импортных формовочных смесей ВНИИювелирпром выпустил отечественную формовочную смесь «Ювелирная». Она содержит от 80 до 88 % динаса ЭД и от 12 до 20 % гипса. Затвердителем является вода с ортофосфорной кислотой (соотношение — 5 мл ортофосфорной кислоты на 1 л воды), динасовый порошок (с низким содержанием СаО, Fе2О3 и Аl2О3) фракции 0,08 мм и максимальное количество SiО2 — 96 %. Формовочные смеси из порошка динаса ЭД менее 0,08 мм и порошка, не просеянного по фракциям, имеют близкие значения текучести и периода затвердевания.
Как правило, стремятся получить следующее время затвердевания гипсовой массы. Затвердевание должно начинаться через 14—19 мин после заполнения опоки, а заканчиваться не более чем через 26 мин. Замедлителем служит азотная кислота либо Н2С2О4. При концентрации 5 мг/л затвердевание начнется через 19 мин, а завершится — через 26 мин.
Ниже приведена последовательность изготовления и исправления пониженной текучести.
1. Подготавливают смесь, состоящую из 85 % динаса и 15 % гипса. Затворитель — вода с 2 мл ортофосфорной кислоты на 1 л.
2. Проверяют текучесть смеси и время ее затвердевания. Текучесть проверяют следующим образом. Смесью заполняют цилиндр высотой 50 и диаметром 50 мм. Затем его резко поднимают. Смесь выливается на стол, и получается лепешка, диаметр которой должен быть не менее 120 мм. Время затвердевания — не менее 30 мин.
3. Если при нужной текучести затвердевание продолжается более 30 мин, уменьшают содержание ортофосфорной кислоты в воде (0,5 мл на 1 л).
4. Если после п. 3 все остается без изменения, увеличивают содержание гипса до 20 %, а содержание динаса уменьшают до 80 %.
5. Если смесь с 15 % гипса затвердевает менее чем за 8 мин, снижают содержание гипса до 10—12 %, увеличив содержание динаса.
6. При низкой текучести смеси необходимо увеличить содержание ортофосфорной кислоты до 5 мл на 1 л воды.