Литье по моделям из фотополимерных материалов

Общие сведения

Специальные технологии литья

Для массового производства отливок литьем в металлические формы созданы и эксплуатируются автоматизированные литейные комплексы, в состав которых входят, например, две машины для литья под давлением, робот, плавильно-заливочное устройство, вырубной пресс (или дополнительное устройство для вырубки отливок внутри пресс-формы), печь термической обработки.

Комплекс оснащен контрольно-управляющим процессором, который в каждый момент времени контролирует положение рабочих органов литейного комплекса и его технологические параметры и управляет ими.

Аналогичные комплексы созданы для производства отливок литьем в кокиль, в облицованные кокили, литьем под низким давлением и др. Целесообразно применение систем проектирования технологии, роботов, новых модельных и связующих материалов.

Высокие требования к качеству отливок, полученных литьем по выплавляемым моделям, обусловливают применение на всех предприятиях средств контроля качества в полном объеме (плавочный и структурный анализы, контроль сплошности металла и трещин, механические испытания), без которых отливки недопустимо эксплуатировать. Существуют так называемые директивные технологии, которые являются законом для предприятия.

Одно из направлений работ в области литья по выплавляемым моделям сокращение длительности технологического цикла изготовления отливок без ущерба их качеству.

В МГТУ им. Н.Э. Баумана созданы новые способы получения керамических форм. Это самый длительный этап процесса литья по выплавляемым моделям. Теплоимпульсный способ сушки позволяет снизить длительность изготовления пятислойной формы до 2 ч. Получить пятислойную форму можно также за 1 ч в случае сжигания растворителей после нанесения последнего слоя покрытия. Способы опробованы в лабораторных и промышленных условиях при литье деталей из чугуна и стали. Отливки признаны годными.

Сущность процесса. Литье по моделям из фотополимерных материалов, или лазерная стереолитография, предназначено для изготовления опытных партий отливок деталей различного назначения в автомобиле- и авиастроении, в ракетной, космической и медицинской технике, а также для получения художественных изделий.

Литье по моделям из фотополимерных материалов основано на полимеризации, фотоинициированной лазерным излучением либо излучением ртутных или люминесцентных ламп. Сущность этой технологии – создание с помощью инициирующего (например, лазерного) излучения в жидкой реакционно-способной среде активных центров (радикалов, ионов, активированных комплексов). Взаимодействуя с молекулами мономера, они вызывают рост полимерных цепей, т. е. полимеризацию, вследствие которой происходит изменение фазового состояния среды и образование в обработанной области твердого полимера.

Особенности технологического процесса. Технология литья по моделям из фотополимерных материалов предусматривает создание с помощью системы автоматического проектирования (САПР) трехмерной электронной модели будущей отливки, которая разбивается на тонкие слои. Затем на лазерной стереолитографической установке эти слои реально воссоздаются и соединяются воедино. В результате выстраивается физический объект в виде мастер-модели из фотополимера для литья по выплавляемым моделям, которую вместе с литниковой системой формуют в гипсодинасовой смеси. Форму 5.

Рис. 5.2. Установка для изготовления моделей с использованием

лазерной стереолитографии:

1 – He–Cd-лазер; 2 – акустико-оптический затвор; 3 – двухкоординатный сканер; 4 – элеватор; 5 – емкость с жидким фотополимером; 6 и 7 – управляющая ЭВМ и ЭВМ для контроля за процессом прокаливают до полного удаления мастер-модели. Для обеспечения высокого качества отливок заливку форм расплавом можно осуществлять на установке для центробежного литья. Затем форму разрушают, отделяют литниковую систему, производят зачистку отливок.

Преимущества процесса – р езкое (в 5–10 раз) сокращение времени на разработку и внедрение новых изделий; значительное уменьшение времени и средств на технологическую подготовку производства, полное исключение ручного труда при изготовлении мастер-модели; выполнение сложных деталей (моделей) и оснастки, спроектированных в различных САПР; достижение высокой точности изготовляемых отливок.

Установка для изготовления моделей с использованием лазерной стереолитографии приведена на рис. 5.2. Техническая характеристика установки: отклонения размеров моделей – не более 0,1 мм; габариты модели – до 250×250×250 мм; масса модели – не более 5 кг. Отливки могут быть изготовлены из любого литейного материала.

Дата добавления: 2014-01-05