Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
+6,61 а.л.ковка с иллюстрациями сокращённый вар...doc
Скачиваний:
90
Добавлен:
18.11.2019
Размер:
15.62 Mб
Скачать

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

3

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.