Лиття за виплавлюваними моделями

Лиття за виплавлюваними моделями зводиться до виготов­лення виливка високої точності в суцільній одноразовій ливар­ній формі. Технологія виготовлення суцільної форми запобігає зниженню точності розмірів форми та стрижня, які неминучі під час виймання моделей з півформ і стрижнів зі стрижневих скриньок, а також зниженню точності через зміщення робочих поверхонь півформ і стрижня, що виникають при складанні піщано-глиняної форми. Задля доброї якості поверхні виливка робочу поверхню суцільної форми виготовляють з дрібнозернис­того вогнетривкого матеріалу. Істотно поліпшує наповнюваність порожнини висока температура металу. Литтям за виплавлюваними моделями можна виготовляти виливки як простої, так і дуже складної конфігурації з вуглецевих і легованих сталей, чавунів, корозійнотривких, жаростійких і жароміцних сталей та сплавів, а також зі сплавів алюмінію, міді, титану.

Технологічний процес виробництва виливків за виплавлю-ваними моделями складається з таких основних операцій:

—виготовлення прес-форми для моделей виливка та для моделі ливникової системи;

—виготовлення моделей з легкоплавкої суміші у прес-фор­мах;

—складання моделей виливка й ливникової системи в один блок;

—виготовлення ливарної форми з нанесенням на поверхню блока спеціальної суміші у вигляді суспензії з подальшим її сушінням;

—виплавлення матеріалу моделей із форми та її прожарю­вання;

—наповнення розплавленим металом порояшини форми;

—відокремлення виливків від ливникової системи та їх очи­щення.

Прес-форма повинна бути рознімною. її виготовляють шля­хом різання переважно зі сталі або зі сплавів алюмінію. Конфігу­рація порожнини прес-форми відтворює виливок (рисунок 6а), а розміри цієї порожнини відрізняються від розмірів виливка на сумарну усадку модельної суміші та усадку металу.

Моделі (рисунок 6 г) виготовляють з легкоплавкої суміші, компонентами якої можуть бути парафін, стеарин, цезерин, віск з бурого вугілля та ін. Модельну суміш у рідкому або пастопо­дібному стані подають під тиском в порожнину прес-форми. Піс­ля охолодження прес-форму розкривають і виймають модель.

Отримана таким способом модель має гладку поверхню і точні розміри.

Моделі з'єднують зі спільною ливниковою системою в один блок (рисунок 6 б) за допомогою нагрітої пластини або іншим способом. Кількість моделей в одному блоці може сягати 100 штук.

Щоб виготовити форму, блок моделей занурюють у рідку формову суміш, яка складається із порошку вогнетривкого мате­ріалу (кварцовий пісок, електрокорунд), перемішаного з рід­кою зв'язувальною речовиною переважно гідролізованим розчи­ном етилсилікату. Після виймання з формової суміші на повер­хні моделей виливків і ливникової системи залишається тонка липка плівка. її посипають сухим кварцовим піском і висушу­ють на повітрі протягом 2...4 год. Операцію занурювання, посипання і висушування повторюють 4...6 разів, поки не отри­мають форму 1 з потрібною товщиною стінки.

Отриману форму разом з блоком моделей нагрівають у тер-мошафі, автоклаві або киплячій воді, поки не розплавляться моделі і не витечуть з форми (рисунок 6д). Порожню форму вставляють у металевий контейнер 2 (рисунок 6е), насипають пісок 3 і поміщають у піч для нагрівання при температурі 900... 1000 °С, щоб випалити залишки модельної суміші, зміцнити форму й підвищити її газопроникність.

Нагріту форму наповнюють рідким металом, який витісняє повітря й гази з порожнини крізь пори в стінках. Після криста­лізації й охолодження металу форму руйнують, очищають та відрізують виливок від ливникової системи.

Цей метод отримав промислове застосування у 1940 р. для виготовлення лопаток авіаційних газотурбінних двигунів із важ-кооброблюваних сплавів.

Переваги лиття за виплавлюваними моделями перед литтям в одноразові піщано-глиняні форми:

—вища якість поверхні й точність розмірів виливків;

—можливість виготовлення тонкостінних виливків склад­ної конфігурації;

—можливість виготовлення виливків із матеріалів, що ма­ють високу температуру плавлення.

Недоліки:

—процес виготовлення форми багатоопераційний, трудоміст­кий і тривалий;

—висока вартість виливків;

—значні витрати металу на ливникову систему.

Рисунок 6 – Виливок (а),блок моделей (б),

форма з моделями (в), модель виливка (г),

форма (д) і форма в контейнері (е):

1 — форма; 2 — контейнер; 3 — пісок

а 6 в г

Лиття за випалюваними моделями

Рисунок 7 -. Виливок (а), модель виливка з ливниковою системою (б), форма в контейнері (в) і заливання форми (г): 1 — контейнер; 2 — модель ливникової системи; З — модель виливка; 4 — пісок форми; Л — газовий проміжок

Особливість лиття за випалюваними моделями полягає в тому, що підвищеної точності виливків досягають завдяки застосуванню нерозбірних ливарних форм, виготовлених за до­помогою моделей, які під дією рідкого гарячого металу безпосе­редньо в формі зазнають термічної деструкції й переходять із твердого стану к газоподібний. Об'єм, який перед тим займала модель, поступово наповнюється рідким металом. Утворювані

внаслідок деструкції моделі гази виходять в атмосферу крізь пори між зернами формового матеріалу. Моделі виливка й лив­никової системи виготовляють з пінополістиролу переважно обробкою різанням. Частини великих моделей можна виготов­ляти окремо з плит і блоків пінополістиролу, а потім їх склею­вати. У випадку серійного виробництва моделі виготовляють у прес-формах.

Важливе значення для отримання якісного виливка має швидкість переміщення фронту рідкого металу в формі, яка повинна дорівнювати швидкості повного розкладу матеріалу моделі. Найпростіше можна регулювати швидкість переміщен­ня металу в формі, добираючи площу поперечного перерізу елементів ливникової системи, із яких рідкий метал потрапляє в форму. Слід зауважити, що нерозкладені частинки твердих або рідких залишків матеріалу моделі можуть стати причиною газових порожнин або неметалевих вкраплень у об'ємі виливка.

Матеріалом ливарної форми є сухий пісок без зв'язувальної речовини або металевий дріб. Ливарну форму і модель викори­стовують лише один раз.

Форму із сухого піску виготовляють у контейнері 1 (рисунок 7), на дно якого насипають шар піску. Згодом на цей шар кладуть модель 3 з ливниковою системою 2. Після цього контейнер на­повнюють до верху піском 4, який ущільнюють вібраційним методом. Щоб форма не зруйнувалась під час заливання мета­лу, контейнер накривають металевою плитою з отворами для виходу газів (на рисeyre 7плита не зображена). Між фронтом рідкого

металу й краєм моделі, що газифікується, існує газо­вий проміжок 5, на який створюється тиск з боку рідкого мета­лу, що прискорює вихід газів в атмосферу.

Лиття за випалюваними моделями застосовується переваж­но в індивідуальному виробництві для виготовлення виливків складної конфігурації, головно з чавуну й сталі масою від кіль­кох кілограмів до кількох тонн.

Переваги лиття за випалюваними моделями порівняно з литтям у піщано-глиняні форми:

—простота виготовлення форми;

—підвищена точність виливка завдяки нерозбірній формі;

— зниження витрат праці на очищення й обрубування ви­ливків з огляду на відсутність заливів у місцях стику півформ;

— ліпші можливості для механізації й автоматизації.

Недоліки:

—продукти неповного розкладу моделі можуть спричинити внутрішні дефекти у виливку;

—застосування піщаних форм без зв'язувальної речовини приховує небезпеку порушення рівноваги між розплавленим ме­талом, газовим проміжком і формою, що може стати причиною локального руйнування форми рідким металом.

Дата добавления: 2014-01-07