Технологический процесс. Ниже приведены четыре способа получения углерод­ных форм:

Ниже приведены четыре способа получения углерод­ных форм:

- кокилей из углеродных материалов механической обработкой;

- уплотнением углеродных формуемых смесей;

- оболочковых по выплавляемым моделям;

- методом изохорной карбонизации под давлением (ИКД-процесс).

Применение того или иного способа определяется в основном материалом отливки и ее конфигурацией.

Графитовые кокили изготовляют из низкопористых и плотных графитов механической обработкой. Кокили для тугоплавких металлов имеют низкую стойкость (например, для титана около 10 заливок) и недостаточ­ное качество поверхности. Графитовые кокили приме­няют для низкотемпературных сплавов и реже - для черных. Легкая обрабатываемость графита по сравне­нию с обработкой металлических кокилей уменьшает их стоимость, повышает точность отливок. Несмачивае­мость графита металлом исключает необходимость применения противопригарных покрытий. Такие кокили целесообразно применять при отработке конструкции металлических форм или для литья небольших партий заготовок.

Изготовление форм уплотнением смесей. Формовоч­ная смесь состоит из классифицированной крошки электродного графита и термостабилизированного кокса. Связующими материалами служат высокококсу­ющиеся термореактивные синтетические смолы фура- новой и ароматической структуры с выходом углероди­стого образования до 60 %.Основные свойства углеродных форм зависят от состава углеродной формовочной смеси, зернистости применяемых углеродных порошков, соотношения "твердая фаза: связующее" и от характера механического и теплового воздействия.

Обычно применяют две фракции наполнителей I крупную до 1,25 мм и мелкую до 0,25 мм с таким расчетом, чтобы заполнить межзерновое пространство крупных фракций мелкими фракциями. При давлении прессования до 1 МПа плотность форм достигает 1250 кг/м³. Влажность смеси при этом колеблется от 6 до 15 %. Прессованные формы отжигают в контейнерах с графитовой засыпкой или в печах с инертной атмосфе­рой. Для повышения качества отливок формы повторно обжигают в вакуумных печах.

При значительных усилиях уплотнения зерна графита упруго сжимаются, что приводит к последую­щему упругому расширению (распрессовке) смеси Д V. При карбюризации связующего происходит усадка формы. Конечный объем формы определяется составляющими объемного изменения (рост и усадка) на различных стадиях формообразования

где V_M - исходный объем формы, полученный на формообразующей модели; - упругое изменение объема после снятия формы с модели; - изменение объема из-за теплового расширения и газовыделений перед карбюризацией; - уменьшение объема во время карбюризации; - уменьшение объема при охлаждении формы.

Значительное влияние на объемные изменения оказывает сила прессования, температура нагрева и вид связующего материала.

Изготовление форм по выплавляемым моделям. Этот способ позволяет получать относительно небольшие отливки из тугоплавких металлов сложной конфигура­ции с размерами, наиболее приближенными к готовой детали. Процесс изготовления форм этим способом аналогичен традиционному процессу литья по выплав­ляемым моделям и отличается составами суспензий, температурными и временными параметрами.

Суспензия состоит из твердой фазы - графитовые препараты или пылевидные фракции искусственного графита (фракции менее 0063) и жидкой - 40...50 %-ный раствор высокококсующихся фенолформальдегидных или фурановых смол в органических растворителях (ацетон, спирты).

Соотношение между фазами опреде­ляется требуемой вязкостью суспензии и обычно составляет 1:1. Это соотношение влияет на усадку углеродных форм на всех этапах технологического процесса. Чем больше жидкой фазы, тем больше усадка. Так, при отношении твердой фазы к жидкой, равном 0,75, общая усадка составляет 5,6 %, а при 0,25 - 3,8 %. Для улучшения смачивания моделей суспен­зией в последнюю вводят поверхностно-активные вещества.

Изготовление форм изохорной карбонизацией под давлением (ИКД-метод). При этом методе изохорное термокаталитическое отверждение форм (стержней) и низкотемпературная карбонизация происходят на модели при 200...400 °С под давлением в фиксированном объеме оснастки. Используют формовочные углеродные смеси с термореактивным высокококсую­щимся связующим. ИКД-метод обеспечивает получение термостабильных высокоточных форм без усадки.

Прочность получаемых форм и стержней определяет­ся содержанием в смеси связующего материала. Помимо своего прямого назначения - получения отливок из тугоплавких сплавов - углерод­ные формы, полученные ИКД-методом, могут быть применены в качестве кокилей для литья Mg, А1 и Си сплавов, в том числе для литья художественных изделий.

Способом карбонизации на модели изготавливают корковые формы из термостойкого слоистого материа­ла, например, графитизированной ткани. Литейная модель накрывается графитизированной тканью или слоем аналогичных волокон; далее наносится порошок термореактивной высокококсующейся смолы или смолы, растворенной в органическом растворителе, и модель вновь накрывается одним или несколькими слоями ткани. Модель с таким многослойным покрыти­ем устанавливают на дно металлической опоки, запол­няют влажной графитовой или тальковой массой и прессуют. Деформируемая масса обжимает ткань по поверхности модели, точно воспроизводя ее конфигурацию. Оснастку нагревают до 300...500 °С.

Дата добавления: 2014-01-05