Формування методом лиття

Для формування виробів методом лиття застосовують ливарні шлікери. Ливарні шлікери, повинні відповідати наступним вимогам: мати заданий шихтовий і зерновий склад, достатню плинність при мінімальній вологості, гарні фільтраційні властивості, бути стійкими проти розшаровування, забезпечувати необхідну зв'язність (міцність) відлитого напівфабрикату.

Заданий хімічний склад шлікеру, необхідний для одержання виробів із визначеними властивостями, може бути забезпечений при використанні різних сировинних матеріалів, однак при цьому в залежності від шихтового складу шлікер може мати різні ливарні властивості. Тому при готуванні ливарних шлікерів варто дотримувати не тільки хімічний, але і шихтовий склад шлікеру.

Плинність шлікеру характеризує його рухливість і здатність заповнювати всі порожнини гіпсової форми при виливку виробів. Визначається вона часом (у секундах) витікання 100 см³ шлікеру через отвір діаметром 6 мм у віскозиметрах Енглера чи Коля. Плинність шлікеру збільшується при збільшенні його вологості, температури, а також правильному підборі електролітів; зменшується при підвищенні змісту у шлікеру пластичних глинистих матеріалів і збільшенні тонкості помелу непластичних матеріалів.

Згущуваність шлікеру визначає його здатність добре транспортуватися по шлікеропроводах і заповнювати порожнини гіпсової форми через якийсь час після готування та перемішування шлікеру. Згущуваність характеризується відношенням величини другої плинності до величини першої плинності, тобто плинності через 30 хв. після готування шлікеру до плинності через 30 с.

Шлікери з високою згущуваністю непридатні для виливка виробів. Солі кальцію, магнію і сульфатні солі у складі шлікеру підвищують його згущуваність.

Фільтраційні властивості шлікеру характеризують здатність частково збезводненого шлікеру профільтровувати воду наступних шарів шлікеру. Ця властивість відіграє істотну роль у процесі відсмоктування поверхнею гіпсової форми води зі шлікеру при оформленні виробу. При низькій фільтраційній здатності шлікеру знижується продуктивність ливарного устаткування.

Фільтраційна здатність шлікеру збільшується при збільшенні його вологості, зменшенні у ньому кількості глинистої частини, зниженні пластичних властивостей глини, скороченні часу помелу непластичних матеріалів.

Стійкість проти розшаровування шлікеру характеризує здатність шлікеру зберігати частки твердої фази у зваженому стані, не даючи їм можливості випадати в осад. Стійкість шлікеру підвищується зі збільшенням змісту глинистої частини, особливо високо пластичних глин монтморилонітового складу, і при збільшенні тонкості помелу непластичних матеріалів.

Зв'язність відлитого напівфабрикату залежить, в основному, від шихтового складу та вологості шлікеру. Збільшення вологості шлікеру, недостатнє введення до складу шлікеру високо пластичних глин приводять до утворення пухкого, мало міцного черепка виливка.

Розріджуваність шлікеру електролітами знижують при підборі складу шлікеру. Добираючи склад і кількість електролітів, що вводяться у шлікер, (рідкого скла, сиві, вуглелужного реагенту, пірофосфатнокислого натрію, таніна), можна в широких межах регулювати плинність і інші технологічні властивості шлікерів.

Процес розрідження шлікеру електролітами можна умовно розділити на три стадії: стабілізація шлікеру, його розрідження та коагуляція. Стабілізація шлікеру відбувається при введенні електроліту в меншій кількості, чим необхідно для повного розрідження, при цьому під впливом катіонів натрію електроліту звільняється вода, укладена усередині глинистих часток, однак розрідження не відбувається, тому що кількість рихло-зв'язаної води збільшується та у цьому випадку може наступити навіть деяке зменшення плинності шлікеру. При збільшенні у шлікері кількості електроліту зменшується товщина шаруючої рихло-зв'язаної води та частина її переходить у вільний стан — шлікер розріджується. При подальшому додаванні у шлікер електроліту товщина водяних оболонок скорочується до критичної величини, при якій вони не можуть перешкоджати взаємному притяганню часток. Частки починають укрупнюватися, тобто настає коагуляція шлікеру.

При підборі концентрації електролітів варто враховувати, що збільшення кількості електроліту негативно позначається на водовіддачі шлікеру: у міру підвищення їхньої концентрації швидкість набору черепка безупинно знижується.

Технологія виливки. Процес виливка керамічних виробів заснований на здатності шлікеру віддавати воду пористій гіпсовій формі з утворенням на її поверхні щільного шару — виробу, що формується. Процес утворення на стінках гіпсової форми щодо щільного, частково збезводненого осаду, що є стінками виробу, яка формується, називається набором черепка.

Процес набору черепка можна представити в такий спосіб. Після заливання у форму шлікеру у ньому виникають мікро потоки під впливом гіпсової форми, які відсмоктують вологу. Досягаючи поверхні форми, тверді частки шлікеру припиняють свій рух і відкладаються на ній, приймаючи ущільнене орієнтоване розташування у пристінковому шарі форми. З утворенням пристінкового шару, що володіє дуже низькою вологопровідністю, процес переміщення вологи у шлікері сповільнюється і його частки, що утворять внутрішню поверхню виробу, що формується, відкладаються без орієнтації по напрямку руху потокові, що обумовлює відносну пухкість внутрішнього шару виробів. Таким чином, у процесі набору черепка швидкість волого обмінних процесів знижується через утворення на шляху руху вологи шаруючої маси, фільтраційні властивості якої значно нижче аналогічних властивостей гіпсової форми.

Для інтенсифікації процесу набору черепка потрібно збільшувати фільтраційні властивості пристінкового шару, що досягається підвищенням ступеня отощення шлікеру, тому що глинисті частки (особливо високо пластичних глин) володіють великою водоутримуючою здатністю, що обумовлює знижену вологопровідність глинистого осаду. Прискорювати процес набору черепка можна також підбором електролітів, забезпечуючи високу плинність шлікеру при зниженій його вологості, підігріваючи шлікер (не більше 70^оС), що прискорює набір черепка в 2-2,5 рази, застосовуючи вакуумування форми, лиття під тиском, вібрацію шлікеру та форми.

Широко використовують три способи виливки виробів: зливний, наливний і комбінований.

При зливному способі після утворення на внутрішній поверхні форми щільного шару заданої товщини надлишок шлікеру зливають і потім використовують для виливки інших виробів. Цей спосіб застосовують переважно для виливка виробів із стінками приблизно однаковими завтовшки (рис. 6.8).

Рис. 6.8 Зливний спосіб лиття:

1 - заливання шлікер у форму, II- зливання шлікеру, III- відформований напівфабрикат.

При наливному способі виливка шлікером заповнюється порожнина між двома чи декількома частинами рознімної форми. Виріб формується відкладенням щільного шару на двох поверхнях форм. Спочатку утвориться зовнішній щільний шар виробу, а внутрішній рідкий шар у міру його ущільнення поповнюється з установлених на формі літників. Цим способом можна одержувати різні завтовшки вироби (рис. 6.9.)

Рис. 6.9. Схема наливного способу лиття:

а - в одиночній гіпсовій формі, б - батарейного лиття.

1- форма, 2- ливникова лійка, 3- шлікер, 4- відлитий виріб.

При комбінованому способі, деякі елементи виробу відливаються наливним, а деякі — зливним способом.

Робочий процес виливка виробу в гіпсовій формі в загальному випадку складається з наступних основних операцій: очищення гіпсової форми, зборка форми, заливання шлікеру, набір черепка (до вологості виливка 22—24%), розбирання форми та виїмка виробу з форми, оправлення виробу, підв'ялювання його і сушіння.

Існує два методи організації робочого процесу виливка виробів: стендовий і конвеєрний. При стендовому методі всі операції (до підв'ялювання) виконуються послідовно в часі на тому самому пості. Основні недоліки стендового способу: неефективне використання площ, важкі та трудомісткі операції, непостійна тривалість набору черепка; перевага — простота устаткування. При конвеєрному способі гіпсові форми рухаються на конвеєрі і всіх операціях здійснюються на різних позиціях конвеєра. Застосовуване на конвеєрах штучне сушіння форм стабілізує їхню оборотність.

Любий спосіб лиття починають із підготовки форми. Нову або повторно використовувану форму необхідно розібрати, ретельно протерти усередині губкою від залишків маси та пилу, після чого змочити внутрішню поверхню форми зволоженою губкою. Потім форму збирають і міцно скріплюють її частини залізними обручами або гумовими кільцями. При ручному способі лиття шлікер заливають у форми зі шланга або з лійки. При цьому стежать, щоб струмінь шлікеру не бив у стінку форми та заповнення її було рівномірним, без у спінювання і «захоплення» повітря. Заповнювати форму треба без перерв. У противному випадку в черепку відлитих виробів можуть утворитися повітряні міхури, наколи, раковини, порожнечі, складки та інші види браку.

Одержання якісних виробів методом лиття залежить і від якості форм. Гіпсові форми повинні мати однакову вологість (4...6%) і достатню пористість (30...40%). Пористість форм, вимірювана їхнім водопоглинанням, регулюється кількістю води при затворенні гіпсового в’яжучого. При досягненні вологості форм 18% і більш їх направляють на сушіння. Сушіння гіпсових форм здійснюють при температурі не вище 70°С, тому що при більш високій температурі відбувається дегідратація гіпсового в’яжучих із зменшенням його механічної міцності, у результаті чого форми достроково виходять із ладу. Гіпсові форми мають щільність 1г/см³, переважний діаметр пір 1...4 мкм, межа міцності при вигині 2,5...4 МПа.

При литті гіпсові форми зношуються швидше, ніж при пластичному формуванні, при якому оборотність форм у залежності від якості гіпсового в’яжучого складає близько 100 оборотів. Оборотність форм при литті знижується унаслідок впливу розчинів електролітів, води, а також засмічення пір форм тонко дисперсними частками маси, зносу внутрішніх поверхонь від тертя часток шлікеру.

Зерновій склад твердої фази шлікеру впливає на швидкість набору товщини черепка. Швидкість набору черепка збільшується зі збільшенням тонкості помелу твердої фази та зменшенням щільності шару, що утвориться, на поверхні гіпсової форми. Зменшення тонкості помелу твердої фази шлікеру може привести до різної товщини виробів і утруднення регулювання процесу набору товщини виробу. Швидкість набору товщини черепка і якість виливка залежать від температури шлікеру, змісту у ньому повітря і т.д. Процес водовіддачі прискорюється при підігріві шлікер і форм до температури 35...40°С, однак, перегрівання шлікеру вище 45°С може привести до його згущення.

Тривалість витримки шлікеру у формі залежить від необхідної товщини виробів і згущування шлікеру. Чим вище згущування шлікеру, тим швидше набирається черепок. Черепок завтовшки 2 мм набирається протягом 3...5 хв., завтовшки 10 мм -10...70 хв., а завтовшки 25 мм - за 4...7 год., тобто після утворення первісного шару маси на гіпсовій поверхні форми подальше відсмоктування води сповільнюється.

Відливки кожним із зазначених способів проходять сушіння, після чого їх оправляють, тобто весь виріб або його частину загладжують вологою губкою, знімають шви, задирки та нерівності, дрібні вади заліковують м’якою масою. При загладжуванні поверхні виробів губкою необхідно стежити за тим, щоб не порушити рельєфу малюнка і не загладити фактуру поверхні виробу. Вироби, що мають форму тіл обертання, оправляють на шпиндельному верстаті, частота обертання якого коливається від 5,8 до 10 с^-1 у залежності від діаметра виробу. Далі монтують приставні деталі: ручки, носики. У промисловості в даний час використовуються установки для механізації лиття, які виконані конструктивно у виді кільцевих або прямолінійних конвеєрів.

Напівавтомат для лиття виробів (чашок) (рис. 6.10) працює в такий спосіб. Гіпсові форми встановлюють в утримувачі форм - 2 (гнізда) напівавтомата, розташовані на обертовому столі - 1. При обертанні столу форми послідовно підходять під дозатор - 4 і автоматично заповнюються шлікером.

Рис. 6.10 Напівавтомат для відлиття чашок:

1 - стіл, 2 - утримувач форм, 3- вакуумний пристрій для забирання вологи,

4- дозатор, привід.

Через визначений час (час набору черепка) надлишок шлікеру відсмоктується пристроєм 3 ізсоплами. Далі форму з вологими виробами знімають із столу і встановлюють у сушарки, а у гнізда, що звільнилися, уставляють порожні форми, узяті із сушарки після підсушування. Продуктивність напівавтомата 500...600 шт. виробів на годину; обслуговують напівавтомат дві людини.

Дата добавления: 2014-10-17