ГЛАВНАЯ Визы Виза в Грецию Виза в Грецию для россиян в 2016 году: нужна ли, как сделать

Литье по выплавляемым моделям. Литье по выплавляемым моделям — описание технологии, использование в домашних условиях Литье по выплавляемым моделям цельнометаллические отливки

27.07.2023

Для правильной оценки возможности применения литья по выплавляемым моделям необходимо сопоставить его преимущества и недостатки.

Этот способ литья позволяет максимально приблизить отливку по форме и размерам к готовой детали, а в ряде случаев получить литую деталь в окончательном виде, не требующую какой-либо дополнительной обработки перед сборкой. При этом достигается резкое снижение трудоемкости механической обработки, уменьшается расход металла и металлорежущего инструмента, сокращается потребность в металлорежущих станках. Создается также возможность для совершенствования конструкции деталей и объе-динения отдельных мелких деталей в цельнолитые узлы при уменьшении их габаритных размеров и массы.

Рисунок 4.12 - Заключительные операции изготовления оболочковой формы: а - удаление моделей выплавлением; б – прокаливание

Литье по выплавляемым моделям обладает следующими недостатками:

§ процесс изготовлении формы многооперационный, трудоемкий и длительный;

§ большое число технологических факторов, влияющих на качество формы отливки и соответственно сложность управлении качеством;

§ большая номенклатура технологических материалов;

§ повышенная температура заливки и применение предварительно нагретых форм приводят к снижению механических свойств;

§ повышенный расход металла на литники и поэтому невысокий технологический выход годного.

Масса отливок при литье по выплавляемым моделям ограничена. Отливки изготавливают массой от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов, но преимущественно в пределах 50...500 г. Наибольшие размеры отливок достигают 1000 мм.

Данный способ оказывается наиболее рентабельным:

При крупносерийном и массовом производстве мелких, но сложных и ответственных деталей, с высокими требованиями к точности размеров и шероховатости поверхности; особенно эффективно применение литья по выплавляемым моделям, если эти требования могут быть обеспечены влитом состоянии без последующей механической обработки;

Для деталей сложной конфигурации, которые нельзя изготовить как одно целое никакими иными способами;

При изготовлении отливок со сложными внутренними очертаниями, когда достигается снижение себестоимости отливки за счет экономии металла;

Для деталей, изготавливаемых из металлов и сплавов, которые не поддаются обработке давлением, а также сплавов с низкими литейными свойствами.

Способ литья по выплавляемым моделям используют для получения отливок из литейных сплавов на основе железа, никеля, титана, меди и алюминия. Однако чаще всего этот способ литья применяют при производстве отливок из сталей, особенно из специальных, и сплавов, плохо поддающихся механической обработке.

Заливка форм, имеющих высокую температуру, позволяет получать отливки с малой толщиной стенок (0,5... 1,0 мм) при протяженности стенки до 50 мм. Тонкие стенки могут быть выполнены только при площади их поверхности не более 100×100 мм. Отдельные кромки отливок могут иметь толщину 0,7...0,8 мм и протяженность не более 10 мм. Оптимальная толщина стенок отливки составляет 6 мм, так как при большей толщине и недостаточном питании отливки жидким металлом могут появиться усадочные и газовые раковины и пористость.

Минимальная толщина стенок приведена в табл. 4.7.

Таблица 4.7 - Минимальная толщина стенок, мм

Сплавы	Наибольшие габаритные размеры отливок
До 50	50-100	100-200	200-350	350-500
Сталь:
углеродистая	2,5-4	4-5	5-6	6-7	7-10
легированная	3-4,8	4,8-6	6-7,2	7-8	8-12
Алюминиевые	2,5-4	4-5	5-6	6-7	8-9
Магниевые	2,5-4	4-5	4-6	5-7	7-8
Медные	2-3	4-5	4-6	5-7	6-8
Цинковые	1,5-2	3-4	3,5-5	4-6	5-7
Оловянно-свинцовые	1,5-2	2-3	3-4	3,5-5	4-6
Чугун	2-3	3,5-4	4-5	4,5-6	5-8

При конструировании деталей, ориентируемых на изготовление их способом литья по выплавляемым моделям, избегают местных утолщений и резких переходов от толстого сечения к тонкому. Отношение толщин сопряженных стенок не должно превышать 1:4. Для исключения коробления литых деталей с тонкими стенками протяженностью более 150 мм либо со стенками неравномерной толщины предусматривают технологические окна (отверстия) или ребра жесткости. Отверстия в отливках можно получить любой формы - как сквозные, гак и глухие, однако диаметром не менее 3 мм. Отверстия диаметром 3...5 мм рекомендуют выполнять только в отливках из сплавов, не поддающихся механической обработке. Сквозные отверстия рекомендуют выполнять в отливках при отношении их глубины к диаметру не более 2: 1, а глухие - при отношении 1:1; отверстия малого диаметра в стенках большой толщины выполняют при помощи трубок, залитых в отливке.

При необходимости выполнить отверстие в стенках отливок делают специальные выступы и бобышки (рис. 4.13). Высоту выступа устанавливают в зависимости от диаметра отверстия или толщины ступени Н =(4–6)D или Н ≥2,5t (рис. 4.13, а, б). Толщину стенки выступа назначают в зависимости от толщины стенки отливок t 1 =(1–1,5)t . Если отверстия расположены на торцах стенки (рис. 4.13, в, г), то соотношения размеров следующие: Н =2,25D , С =4,5В , А =1,5В .

Рисунок 4.13 - Формы выступов в отливках: а - на плоской стенке; б - в углу стенки; в, г - на торцах стенки

Следует избегать глубоких пазов и узких полостей, для оформления которых могут потребоваться стержни. Ширина паза или расстояние между выступами (рис. 4.14) могут быть выполнены при h <2b, если для сплавов цветных металлов b >1 мм, для стали b ≥2,5 мм.

Рисунок 4.14 - Размеры паза отливки

При данном способе литья наиболее качественными получаются сложные корпусные, компактные детали, поэтому желательно объединять несколько деталей в одну с последующим разделением их тем или иным способом. Крупные плоскостные детали, наоборот, целесообразно расчленять на более мелкие с последующей сборкой отдельных частей.

Экономическую целесообразность изготовления деталей литьем по выплавляемым моделям необходимо рассчитывать в каждом конкретном случае сравнением себестоимости детали, полученной этим способом, с себестоимостью деталей, полученных механической обработкой, штамповкой или литьем иным способом. Использование деталей, полученных литьем по выплавляемым моделям, вместо штампованных позволяет снизить расход металла на 55...75%, трудоемкость механической обработки - на 50...60% и себестоимость деталей - на 20 %.

Себестоимость 1 т литья, получаемого по выплавляемым моделям, при всех условиях значительно выше, чем при литье в песчаные или оболочковые формы. Например, в условиях массового производства на автомобильных заводах себестоимость 1 т отливок по выплавляемым моделям в 6 - 7 раз выше по сравнению с отливками, получаемыми в сырых песчано-глинистых формах, и в 5 -6 раз - по сравнению с отливками, получаемыми в оболочковых формах.

Поэтому способ литья по выплавляемым моделям применяют, прежде всего, в тех случаях, когда необходимо осуществить получение точных по конструкции и размерам отливок из сплавов со специальными свойствами, которые с очень большим трудом обрабатываются режущим инструментом, а также не могут подвергаться обработке давлением (штамповке). К таким отливкам относят лопатки газовых турбин, работающие при высоких температурах газа (900...950 °С), изготавливаемые из специальных жаростой-ких сверхтвердых сплавов. Другим примером может служить турбинное колесо турбокомпрессора, имеющее 18 лопаток сложного профиля, минимальная толщина которых равна (0,8 ±0,2) мм, а отклонение по шагу допускается не более ±0,3 мм. Изготовить подобную деталь методом механической обработки сложно. Похожими на рассмотренную деталь являются насосные крыльчатки или роторы. Для получения подобных деталей способ литья по выплавляемым моделям может оказаться единственно возможным или наиболее оптимальным.

Отливки, выполняемые литьем по выплавляемым моделям, применяют для изготовления разнообразных деталей авиационной и автотракторной промышленности, тяжелого, транспортного и нефтяного машиностроения, приборостроения, а также для деталей подшипников, весов, пресс-форм и штампов, бурового, режущего и измерительного инструмента.

Применение литья по выплавляемым моделям может оказаться рентабельным в условиях мелкосерийного производства, а также для получения опытных образцов деталей, которые при крупносерийном производстве должны изготавливаться другими способами точного литья, требующими дорогостоящей оснастки (литье под давлением, литье в оболочковые формы). В таких случаях рекомендуют снижать затраты на специальную оснастку путем применения гипсовых пресс-форм и разовых полистироловых моделей.

Контрольные вопросы

1. Металлическая форма является одноразовой или многоразовой?

2. В чем заключается основной недостаток металлических форм?

3. Из каких материалов изготавливают стержни для литья в металлические формы?

4. В каких случаях целесообразно применение металлических форм без разъема?

5. Почему при литье в металлические формы толщина стенок отливок должна быть больше, чем при литье в песчано-глинистые формы?

6. При каком типе производства экономически целесообразно применять литье в металлические формы?

7. Из какого материала изготавливают литейные формы для литья под давлением?

8. Каким образом при литье под давлением извлекают из формы готовую отливку?

9. Приведите примеры решения конструкторских задач применением литья под давлением.

10. Заготовки какой массы целесообразно получать литьем под давлением?

11. За счет чего происходит заполнение жидким сплавом литейной формы при центробежном литье?

12. Как распределяется прочность отливки, полученной центробежным литьем, по направлению от центра заготовки к периферии?

13. В каких местах отливок, полученных центробежным литьем, будет повышенная точность, а в каких - пониженная?

14. Какие заготовки, полученные центробежным литьем, не могут быть получены никаким иным способом литья?

15. Какую толщину имеет оболочка при литье в оболочковые формы?

16. Из какого материала изготавливают модели при литье в оболочковые формы?

17. Какова максимальная масса отливки, получаемой литьем в оболочковые формы?

18. Какие факторы определяют эффективность способа литья в оболочковые формы?

19. При каком типе производства экономически целесообразно применение литья в оболочковые формы?

20. За счет чего отливки при литье по выплавляемым моделям имеют высокую точность?

21. Из каких материалов изготавливают выплавляемые модели?

22. Применяют ли стержни для получения отверстий в отливках, получаемых литьем по выплавляемым моделям?

23. За счет чего обеспечивается прочность оболочки формы для литья по выплавляемым моделям?

24. Для каких изделий экономически целесообразно применять литье по выплавляемым моделям

Ассортимент продукции, выпускаемой Воронежским механическим заводом, чрезвычайно широк: ракетная техника, жидкостные ракетные двигатели, поршневые двигатели для авиации, нефтегазовое оборудование, автозаправочные станции, оборудование для переработки сельскохозяйственной продукции, сложная медицинская техника, узлы и блоки для автомобильной и тракторной промышленности, бытовые электрические и газовые плиты… Этот список можно продолжать и продолжать.

Работу предприятия характеризуют «космические» требования, предъявляемые к производимой продукции, сложность и разнообразие используемого оборудования, наличие высококвалифицированного персонала. Однако для выпуска изделий высочайшего качества одних этих факторов было бы недостаточно. Современное производство мертво без передовых технологий.

И здесь наш завод не отстает от требований времени. Наряду с традиционными, на предприятии успешно внедряются новые уникальные технологии, являющиеся ноу-хау в металлургии. Используя метод вакуумного литья на основе нержавеющих особо прочных сталей, наши специалисты создали серию новых высокопрочных материалов, которые могут применяться в сероводородной среде при температуре от –253 до + 800 °C .

Литье в оболочковые керамические формы позволяет получить высокоточные литые детали сложного профиля, практически исключающие необходимость дополнительной обработки (чистота поверхности составляет 20-40 мкм), сократить металлоемкость изделий, не снижая при этом надежности.

Введение

В мировой практике для изготовления корпусов задвижек и угловых штуцеров высокого давления, применяемых в фонтанной арматуре нефтегазового оборудования, используют заготовки, полученные из стальных поковок и штамповок, или литые заготовки, выполненные обычным способом литья, так называемым литьем «в землю». Разработчики и изготовители корпусных заготовок традиционно отдают предпочтение кованым заготовкам. Литые заготовки используются реже, поскольку литые материалы обладают более низким комплексом механических характеристик и имеют значительно больше дефектов в виде различных примесей и включений. По плотности структуры литье также уступает кованому материалу, что особенно характерно для изделий с массивными стенками. Поэтому использование литых корпусных деталей в запорно-регулирующих устройствах (ЗРУ), как правило, ограничено невысокими давлениями (до 21 МПа).

На Воронежском механическом заводе (ВМЗ) решили изменить такое положение дел. Чтобы получить литые крупногабаритные заготовки для запорно-регулирующих устройств высокого давления, на ВМЗ впервые в мировой практике применили метод литья по выплавляемым моделям (ЛВМ). Последовательное и направленное затвердевание отливок в нагретой оболочковой форме ЛВМ создает условия, благоприятные для фильтрации жидкого расплава из прибыли в двухфазную область отливки и получения плотного металла.

Обычно методом ЛВМ изготавливают тонкостенные отливки сложной конфигурации повышенной плотности, масса которых не превышает нескольких килограммов, а толщина стенок составляет от 5 до 10 мм. Освоение производства массивных отливок ЗРУ потребовало новых технологических решений, позволяющих расширить возможности традиционного процесса ЛВМ.

При заливке оболочковых форм, заформованных в опорный наполнитель и нагретых до высокой температуры, резко замедляется отвод тепла от затвердевающих стальных отливок. Возрастание толщины и массы отливок при изготовлении литых корпусов ведет к увеличению продолжительности затвердевания отливки и, как следствие, к появлению дефектов усадочного характера.

Для изготовления ЗРУ высокого давления (до 105 МПа) требовались высококачественные корпусные заготовки размером до 700 мм и более, массой до 500 кг и с толщиной стенок и фланцев до 60 и 110 мм соответственно.

Постановка задачи

Одной из основных проблем, с которыми столкнулись специалисты Воронежского механического завода, было обеспечение питания отливки металлом, поскольку сложность изготовления керамической оболочки и длительность технологического процесса затрудняли поиск оптимальных условий кристаллизации.

Чтобы решить эту проблему, для анализа процессов кристаллизации отливки типа «Корпус» была использована система автоматизированного моделирования литейных процессов LVMFlow, имеющая ряд преимуществ по сравнению с аналогичными системами, представленными на мировом рынке. Работа LVMFlow основана на методе конечных разностей (МКР), позволяющем анализировать заполнение формы расплавом с учетом предварительного прогрева формы. При этом необходимость прорисовки керамической оболочки во внешней конструкторской программе отпадает, поскольку система позволяет создать оболочковую форму в течение нескольких секунд.

Конструкция детали может быть представлена в виде двух взаимопроникающих под углом 90° цилиндрических тел с протяженными тонкими стенками и массивными фланцами. Ее особенностью является выраженная разнотолщинность (соотношение толщин стенок и фланцев составляет 30:100 мм), а также наличие термических центров в местах переходов от тонких элементов к толстым.

Исходя из известных закономерностей формирования отливок, можно утверждать, что литье такой конструкции приведет к появлению дефектов усадочной природы. Чтобы избежать этого и обеспечить герметичность, необходимо добиться последовательного развития кристаллизации отливки с соблюдением принципа направленного затвердевания. Безусловно, достижение искомого результата во многом зависит от расположения отливки при заливке, поэтому были рассмотрены два основных варианта такого расположения: вертикальное (рис. 1 а ) и горизонтальное (рис. 1 б ).

В первом случае керамическую оболочку размещали таким образом, чтобы проходной канал отливки формировался в горизонтальном положении, а корпус шиберного канала в вертикальном. На каждый массивный элемент в отливке (три фланца) устанавливали индивидуальные прибыли. Наиболее протяженные стенки во время заливки ориентировали в керамической оболочке вертикально. При таком расположении питание стенок в процессе затвердевания происходит последовательно через массивные фланцы по направлению к прибылям.

На центральном и двух боковых фланцах устанавливали местные прибыли (одну кольцевую и две прямоугольные), сообщающиеся между собой через литниковые ходы, что позволяло на завершающем этапе заливки подводить горячий металл в боковые прибыли. Расплав поступал в полость оболочки через металлоприемник и четыре распределительных канала.

Конструкция ЛПС приведена на рис. 2 .

В зоне массивного «глухого кармана», расположенного в нижней части отливки, для усиления направленности затвердевания металла был применен холодильник. Керамическую оболочку формовали в опоку шамотным наполнителем, а заливку расплава осуществляли в нагретые до 750 °С формы. Температура расплава составляла порядка 1590 °С.

Качество полученных отливок контролировалось с помощью рентгенографического просвечивания, а герметичность корпусов посредством гидростатических испытаний.

Анализ полученных данных показал, что характерный дефект корпусных отливок при таких условиях формирования отливки рыхлота и пористость. В наибольшей степени это проявляется в стенках горизонтально расположенного проходного канала. При этом наиболее сильно пораженными оказались места переходов от тонкостенных элементов канала к фланцам и массивная часть глухого канала. Несколько менее рыхлота присуща вертикально расположенным стенкам нижнего яруса корпуса и вертикально ориентированным боковым фланцам.

Поскольку полученное распределение дефектов не отвечало требованиям герметичности отливок, был применен второй способ горизонтальное расположение.

Формирование отливки в керамической оболочке является очень сложным процессом, поэтому учесть все факторы, влияющие на процесс кристаллизации, практически невозможно. Экспериментально отрабатывать все варианты ЛПС не представляется возможным из-за сложности и длительности процесса получения отливки. Разработка варианта литниково-питающей системы до получения опытной отливки занимает несколько недель, поэтому для анализа процесса затвердевания отливки «Корпус» была использована система автоматизированного моделирования литейных процессов LVMFlow.

Горизонтальное расположение отливки предусматривало наличие пяти прибылей, одна из которых была установлена в центре отливки, три на фланцах и еще одна на конусной части отливки (в районе седловины). Как и при вертикальном расположении отливки, все прибыли были соединены между собой в единое целое, что на завершающем этапе заливки позволяло обеспечить подвод горячего металла в прибыли.

По исходным чертежам отливки специалисты «Consistent Software Воронеж» совместно с сотрудниками отдела главного металлурга Воронежского механического завода построили трехмерную модель отливки «Корпус» с ЛПС (рис. 3).

При построении исходной геометрической модели отливки (ГМ) были использованы внешние конструкторские программы Autodesk Inventor Series и Unigraphics.

Компьютерное моделирование в САМ ЛП LVMFlow

Для моделирования была использована отливка корпуса задвижки с диаметром проходного горизонтального канала 3 1/16 дюйма, изготовленная из низколегированной стали 35ХМЛ, применяемой на ВМЗ для производства запорной арматуры. Температура заливки составляла 1590±10 °С, температура заформованной керамической оболочки перед заливкой изменялась в пределах 500-850 °С. Масса залитого блока составляла порядка 520 кг, время заливки от 60 до 120 с.

Процесс создания керамической оболочки в программе LVMFlow упрощен до минимума: технологу требуется лишь указать (с учетом количества слоев) толщину будущей керамической оболочки (рис. 4).

Процесс заполнения формы расплавом и последующая кристаллизация отливки «Корпус» рассчитывались в течение 53 ч (процессор Pentium 4 2,8 ГГц, оперативная память 1 Гбайт). Процесс компьютерного моделирования (без учета времени на предварительный прогрев формы), в зависимости от требуемой точности результатов, занимает от 30 до 60 мин. В итоге было рассчитано распределение температурно-фазовых полей процесса заполнения формы расплавом, а также полей скоростей, давления; выявлено расположение дефектов усадочной природы (усадочная пористость, микропористость).

Процесс заполнения формы расплавом представлен на рис. 5 . В зависимости от начальной температуры формы, при заливке происходит резкое падение температуры расплава. Большая высота формы и особенности литья по выплавляемым моделям налагают ограничения на конфигурацию ЛПС.

Распределение температуры в отливке и форме для некоторых этапов, начиная с момента начала заливки, приведено на рис. 6 .

Итоговое распределение дефектов представлено на рис. 7 . Массивные прибыли позволили почти полностью удалить из тела отливки дефекты усадочного характера. Однако анализ полученных данных показал наличие дефектов типа «усадочная пористость» в зоне «глухого кармана» и нижней части центрального фланца, что свидетельствует о недостаточности питания этих тепловых узлов жидким металлом.

Прогноз микропористости (рис. 8) показал наличие «опасных» участков в горизонтально расположенных стенках отливки. Расчет микропористости ведется на основе критерия Нийяма и требует адаптации результатов в соответствии с особенностями технологии производства. В целом картина распределения мест пониженной плотности металла соответствовала натурным испытаниям.

Выводы

Компьютерное моделирование процесса кристаллизации отливки «Корпус» с применением САМ ЛП позволило:

Выявить места появления и процесс формирования дефектов;

Отследить в реальном времени изменение температурно-фазовых полей процесса кристаллизации;

Получить распределение векторов скоростей, давлений;

Получить данные по распределению потока жидкого металла и движению шлаковых частиц в отливке.

Таким образом, была обеспечена возможность в кратчайшие сроки провести оптимизацию литниково-питающей системы без доработки модельной оснастки, создания керамической оболочки, заливки и механической обработки детали, а продолжительность процесса отработки технологии получения годных отливок была сокращена с 30 до 3-5 дней, то есть в 6-10 раз.

Не всегда возможно изготовить требуемую стальную деталь методом штамповки или при обработке на токарном станке. В особенности это касается тонкостенных заготовок сложной формы. В таком случае применяется по выплавляемым моделям. Описание технологии будет полезно не только для общего развития – она может быть адаптирована для работы в домашних условиях.

Общая схема

Принцип литья по моделям заключается в предварительном изготовлении формы, которая после определенной обработки заливается металлом. Но для начала необходимо определиться с основными этапами этого процесса.

Обобщенная технологическая схема

Первое, что предшествует литью – изготовление формы. В заводских условиях для этого используют разъемные алюминиевые изложницы. Их конфигурация соответствует форме будущей заготовки, но имеет большие габариты. Обычно части изложницы изготавливают методом прессования алюминиевых заготовок.

Модель

В качестве материала изготовления первичной формы используют материал с низкой температурой плавления: парафин, стеарин, воск или этилцеллюлоза. При этом температура заливки не должна превышать 100°С. В твердом состоянии модельный состав обладает достаточной степенью пластичности, чтобы заполнить все пространство изложницы.

При сложной конфигурации изделия могут быть изготовлены несколько моделей, которые соединяются между собой путем незначительного нагрева торцевых частей.

Заполненная изложница

Форма

Поверх модели наносят специальный состав на основе керамики. Для лучшей термической сопротивляемости она обсыпается мелкозернистым песком с добавлением циркония. В зависимости от габаритов изделия этот процесс может повторяться от 3 до 7 раз. Минимальная толщина керамической формы должна составлять 7 мм.

Обработка керамическим составом

На этом этапе важно соблюдать следующие условия:

Равномерное распределение состава по всей поверхности модели.
Отсутствие внутренних пустот. Они приведут к неправильной конфигурации изделия.
Критическая температура, при которой форма не изменит своих габаритов, должна быть больше, чем температура расплавленного металла. Обычно это от 900 до 1200°С.

По окончании формирования необходимо сделать отверстия для удаления парафинового материала. Формы помещаются в печь, где под воздействием высоких температур происходит испарение парафина. В случае надобности проводится дополнительный дожег керамической формы.

Готовая отливка

Основной проблемой литья по выплавляемым моделям в домашних условиях является частое появление дефектов формы при заливке в нее расплавленного металла. Поэтому предварительно ее поверхность нагревается до температуры заполняемой массы. При этом термическая обработка должна быть сделана равномерно по всей поверхности керамической заготовки.

В ранее сформированную горловину заливают металл. Остывание происходит при комнатной температуре. Не допускается принудительное остывание изделия.

Заливка металла

По истечении 4-6 часов можно удалить поверхностную керамическую оболочку. В промышленных условиях для этого используют вибрационную машину. Основательный этап – отсечение литника. В дальнейшем изделие может подвергаться обработке сжатым воздухом, шлифовке.

Области применения

Общее описание технологии не дает представление о практическом применении этой схемы. В настоящее время она используется в машиностроении и при изготовлении сложных конструкций. Учитывая высокую точность получаемых деталей и относительно низкую себестоимость их изготовления, литье по выплавляемым моделям активно применяется в следующих областях:

Машиностроение, судостроение и приборостроение. Применяется относительно недавно, так как при изготовлении были проблемы с качеством сформированной формы. Появление этилсиликата позволило добиться требуемых показателей термической устойчивости и вязкости.
Ювелирная промышленность. Так как температура плавления золота, серебра и бронзы значительно ниже, чем у стали – требования к качеству керамических заготовок дают возможность делать литье в домашних условиях.
Зубопротезирование.

Ярчайшими примерами применения метода воскового литься являются памятники Санкт-Петербурга – Петру Первому и «Укротитель коней», установленный на Аничковом мосту. Соблюдение технологии и применение соответствующих составов позволяет добиться изготовления деталей, ювелирных украшений, произведений искусства высокой точности.

Представляет собой способ получения отливок в многослойных оболочковых неразъемных разовых формах. Формы изготавливают с использованием выплавляемых, выжигаемых и растворяемых моделей однократного применения. Применение этого способа обеспечивает возможность изготовления из любых литейных сплавов фасонных отливок, в том числе сложных по конфигурации и тонкостенных.

Последовательность подготовительных и основных производственных операций при различных вариантах современного промышленного процесса литья по выплавляемым моделям представлена на рис.3.9.

Рисунок 3.9

Модели отливок изготавливают преимущественно с применением металлической пресс-формы. Для изготовления моделей используют воскообразные сплавы, в состав которых могут входить парафин, церезин и различные воскоподобные материалы. Воскообразные модельные составы обычно запрессовывают в полость пресс-формы в жидком или пастообразном состоянии. На рис.3.9, а показана запрессовка модельного состава в четырехместную пресс-форму 1. Модели отливок обычно собирают в блок, соединяя их с моделью литниковой системы, сделанной также из модельного сплава. В условиях массового производства обычно применяют высокопроизводительный метод механического соединения звеньев в блок (рис.3.9, б) нанизыванием на ме-таллический стояк-каркас и скреплением их пружинным устройством в верхней части стояка. На стояк с рукояткой 3 и опорным фланцем 4 сначала надевают модель литниковой воронки 5, затем нанизывают звенья 2 моделей 4 и скрепляют прижимным устройством 6 с гайкой 7, после чего на нее напаивают колпачок 8 из модельного сплава.

Для получения оболочки формы (рис.3.9, в, г) на модельные блоки путем их погружения в бак 9 последовательно наносят несколько слоев суспензии 10, содержащей раствор специального связующего (например, этилсиликата) и порошок огнеупорной основы (пылевидный кварц, корунд, алюмосиликат и пр.). Каждый слой суспензии присыпают упрочняющими его огнеупорными материалами 12 (например, кварцевым песком, шамотом или корундом), которые располагаются в специальном устройстве 11 во взвешенном состоянии. Обычно для получения оболочки необходимой прочности наносят от 3-4 до 7-8 слоев суспензии, а при изготовлении крупных отливок наносят до 18-20 слоев, получая, таким образом, оболочку толщиной около 20-22 мм. Сушка слоев оболочки состоит из двух процессов: собственно сушки (испарения органических растворителей или воды, введенных в состав связующего) и отверждения пленки связующего вещества в результате огеливания или полимеризации.

Удаление моделей после формирования оболочки производят различными способами с учетом свойств модельного сплава. Так, легкоплавкие воскообразные составы на основе парафина удаляют из оболочки в горячей воде, горячим воздухом или паром, в перегретом расплаве модельного состава и т.п. На рис.3.9, д показано в качестве примера удаление моделей в горячей воде (14 – бак с горячей водой; 15 – сетка для приема оболочки формы 16; 17 – сливной патрубок для очистки модельного сплава). После удаления модельного сплава оболочки сушат (рис.3.9, е) и затем для удаления остатков его органических компонентов прокаливают при температуре 850-1000 o С. Заливку форм производят непосредственно после прокаливания их в горячем состоянии при температуре 600-900 o С, что обеспечивает хорошее заполнение форм. Заливка может производиться как в заформованные в опорный наполнитель 19 оболочки (рис.3.9, ж), так и в незаформованные. После заливки форм и охлаждения отливок оболочка обычно растрескивается на поверхности литого блока из-за меньшего сжатия при охлаждении по сравнению с усадкой металла. Отливки 21 отделяются от литниковой системы 22 механически, например, специальным инструментом – трубчатой фильерой 23 (рис.3.9, з).

Преимущества литья по выплавляемым моделям по сравнению с литьем в песчано-глинистые разовые формы заключаются в следующем:

отсутствие разъема формы, что обеспечивает повышенную точность размеров и массы отливок;
уменьшение параметров шероховатости поверхности и существенное улучшение внешнего товарного вида отливок;
улучшение заполняемости форм из-за их предварительного подогрева;
улучшение условий затвердевания отливок в силу более медленного охлаждения;
сокращение в несколько раз объема переработки и транспортирования формовочных материалов;
уменьшение объема механической обработки отливок.

Кроме того, для литья по выплавляемым моделям характерна меньшая жесткость оболочки, что следует рассматривать как достоинство метода в сравнении с методами литья в кокиль.

Технологический процесс литья драгоценных металлов и сплавов, от изготовления модели до получения необходимого количества отливок, делится на следующие стадии:

1. Изготовление мастер модели.

2. Изготовление резиновых пресс-форм.

3. Изготовление восковых моделей.

4. Изготовление восковой елочки.

5. Изготовление литейных форм.

6. Заливка металла в опоку.

7. Очистка отливок.

Рассмотрим каждую стадию в отдельности.

1.Изготовление мастер-модели.

Для дублирования ювелирных изделий методом литья необходимо изготовление мастер-модели будущих изделий. Мастер-модель изготавливается из специального воска, пластика или металла. Модели, изготовленные из модельного воска или пластика, отливают из металла и обрабатывают.

Металл, из которого делают мастер-модель, может быть различным – латунь, медь, золото, серебро, платина или любой другой твердый металл с температурой плавления более 300 градусов Цельсия. Мастер-модель изготавливают с учетом усадки резины, воска и металла. Нельзя допускать ошибки и неточности при изготовлении мастер-модели, так как, все дублированные изделия будут повторять эти ошибки и неточности.

На законченную мастер-модель желательно нанести слой никеля, родия или сплава «олово-никель».

Мастер-модель должна быть толще, чем готовое ювелирное изделие примерно на 10%, что бы учесть усадку резины, воска и золота, а так же припуски на опиловку и полировку. Например, мастер-модель для кольца размером 16 должна быть изготовлена размером 16,5.

После изготовления мастер-модели, к ней припаивают литниковый стержень диаметром 2-3,5 мм. Концы литниковых стержней делают в форме конуса по размеру подходящему к соплу воскового инжектора.

Литниковая система должна обеспечить правильное распределение воска, и в конечном итоге, металла к различным частям отливки, не допустив при этом разрушения формы, а так же завихрения при движении металла по литнику.

2 Изготовление резиновых пресс-форм.

Для получения резиновой пресс-формы необходимо иметь следующее оборудование и материалы.

1. Вулканизационный пресс.

2. Формовочную резину.

3. Металлическую прямоугольную обойму (формовочную опоку).

4. Формовочный нож.

5. Держатель для пресс-формы.

Вулканизационный пресс состоит из винтовой пары с маховиком, двух нагревательных плит и системы терморегулирования. Пресс предназначен для вулканизации сырой резины, которую устанавливают между двумя нагретыми плитами.

Модельная резина, используемая для изготовления пресс-форм, не должна вызывать коррозию мастер-модели и должна обладать хорошими эластичными свойствами. Резины используемые для изготовления пресс-форм бывают каучуковые и силиконовые. Кроме того, они подразделяются на усадочные и безусадочные.

Прямоугольная обойма (формовочная опока) изготавливается в разборном и цельном вариантах из легкого металла, например алюминия. Размеры отверстий опок могут быть различными в зависимости от формы мастер-модели. Кроме того, формовочная опока должна иметь широкие стенки, что бы она не ломалась при давлении вулканизатора.

Формовочный нож – это нож с лезвиями хирургического типа со стальной или пластмассовой ручкой, в которой имеются пазы для закрепления лезвий. Для разрезки формы применяют три типа лезвий – прямые заточенные с одной стороны, прямые заточенные с двух сторон и кривые. При разрезке резиновых пресс-форм очень важно, что бы лезвие было остро заточенное. Тупое лезвие приводит к облоям, создает заусеницы на восковках.

Держатели используются при разрезке резиновых пресс-форм. Они изготавливаются из металла и имеют обычно форму бельевой прищепки с острыми зубцами. Держатель крепко схватывает резину, что позволяет оттягивать ее при разрезке.

Силиконовые резины.

Силиконовые резины разработаны для изготовления пресс-форм, с использованием вулканизатора с температурой вулканизации 165-177 градусов Цельсия.

Технология изготовления резиновых пресс-форм из силиконовой резины.

1. Закрепить мастер-модель в формовочную опоку.

2. Разметить заготовки сырой резины.

3. Нарезать заготовки сырой резины.

4. Заполнить опоку резиной.

5. Установить опоку между двумя металлическими пластинами.

6. Вулканизировать опоку в течении 30-90 минут в зависимости от толщины при температуре 165-177 градусов Цельсия.

7. Извлечь пресс-форму из опоки.

8. Разрезать пресс-форму на две части.

9. Извлечь модель из пресс-формы.

Жидкие силиконовые резины.

Жидкие силиконовые резины разработаны для изготовления резиновых пресс-форм без использования вулканизатора. Затвердевание жидкой резины при комнатной температуре позволяет изготавливать модели, для которых температура и давление оказывают пагубное воздействие. Жидкие резины затвердевают около суток и практически не дают усадки.

В России с использованием импортных компонентов производится жидкая силиконовая резина ЛАСИЛ-Т. Это прозрачная высокопрочная двухкомпонентная резина холодного отверждения. Прозрачность резиновых форм изготовленных из ЛАСИЛ-Т существенно облегчает их разрезку, а также позволяет контролировать заливку воска.

Технология изготовления резиновых пресс-форм из жидкой резины.

1. Подготовить модель к заливке резиновой смесью. Для этого надо очистить ее поверхность от посторонних частиц, смазать вазелином или мыльным раствором для облегчения последующего отделения резины от модели.

3. Тщательно перемешать компоненты шпателем, избегая при этом перегрева смеси выше 35 градусов Цельсия.

4. Вакуумировать смесь 1-2 минуты для удаления пузырьков воздуха. Для этого необходимо поместить смесь в вакуумную камеру, добиваясь «поднятия» смеси (увеличения объема) и последующего «опадания».

5. Аккуратно залить приготовленную смесь в формовочную опоку поверх модели, избегая при этом захвата воздушных пузырьков. При комнатной температуре смесь полимеризуется за 18-24 часа. При повышении температуры смесь полимеризуется существенно быстрее, но при этом заметно увеличивается усадка резины.

6. Извлечь резиновую пресс-форму из формовочной опоки.

7. Разрезать пресс-форму на две части и извлечь модель.

3. Литье воска под давлением.

Воск нагнетается в резиновую пресс-форму при помощи воскового инжектора.

крышка

Нагревательный элемент

Схема воскового инжектора

Для повышения качества изготовления восковых моделей, многие процессы в современных восковых инжекторах автоматизированы. Литейщик только один раз подбирает все необходимые параметры для заполнения пресс-формы воском. В последующем все операции, включающие в себя сжатие половинок пресс-формы, доставка ее к соплу, центровка и заполнение формы воском происходит автоматически. Кроме того, инжектора снабжаются вакуумным блоком, с помощью которого внутри пресс-формы создается разрежение, что способствует лучшему растеканию воска в полости пресс-формы. Разборка пресс-формы и извлечение восковой модели производится вручную. Современные восковые позволяют:

· Контролировать температуру воска с точностью до 1©.

· Удалять воздух из пресс-формы, обеспечивая безупречное ее заполнение воском.

· Обеспечивать получение любых восковых моделей, как толстых, так и тонких, и любой степени сложности.

· Уменьшить процент отходов воска.

Инжекторные воски.

Сырьем для получения восковых моделей являются инжекторные воски различных марок, выпускаемые в плитках и гранулах, различающиеся по свойствам и соответственно по цвету.

Все сорта инжекторных восков безопасны, не токсичны и не канцерогенны.

Для достижения оптимальных результатов необходимо правильно выбирать сорт воска, учитывая при этом характеристики формы и производственные требования. К каждой разновидности форм и к каждому сорту воска предъявляются свои требования относительно давления, температуры и времени выдержки. Правильная комбинация этих составляющих может быть найдена только экспериментальным путем.

Кроме того, надо учитывать, что характеристики формы меняются при повторном нагнетании в нее горячего воска. Правильная комбинация данных для холодной формы может оказаться неправильной при повторном использовании. Таким образом, промежуток времени необходимый для охлаждения пресс-формы между нагнетаниями в нее воска, так же является одной из составляющих процесса изготовления восковых моделей.

Технология изготовления восковых моделей.

1. Заполнить инжектор воском.

2. Включить инжектор и расплавить воск.

3. Установить температуру воска необходимую для заполнения конкретной формы. (62-72©).

4. Установить на входе регулирующего клапана инжектора необходимое давление (0,2-1,0 кг/кв.см.) в зависимости от формы и толщины модели.

5. Заполнить пресс-форму модельным воском.

6. Охладить пресс-форму в течение 2-3 минут и извлечь восковую модель.

7. Для получения большого количества восковых моделей процесс повторяется многократно.

Восковую модель из пресс-формы необходимо удалять сразу же после затвердевания, то есть через несколько минут после нагнетания. Если оставить восковую модель в резиновой пресс-форме надолго, то он высыхает. При этом портится пресс-форма, а воск становится слишком хрупким и ломким, что приводит к порче восковой модели.

Дефекты восковых моделей.

Вид дефекта	Причина возникновения	Способ устранения
Воздушные пузырьки в модели	Недостаточное количество воска в инжекторе	Заполнить инжектор воском
Воск слишком горячий или холодный	Отрегулировать температуру воска
Недостаточный контакт между пресс-формой и соплом инжектора	Установить пресс-форму параллельно плоскости основания инжектора
Давление слишком высокое	Понизить давление
Форма не заполняется	Давление слишком низкое	Повысить давление
Воск холодный	Повысить температуру воска
Литниковый канал слишком мал	Увеличить литниковый канал
Инжектор забит	Очистить сопло инжектора
Форма не заполняется	Недостаточный отвод воздуха из формы (воздушные пробки в форме)	Подправить надрезы в форме
	Очистить надрезы формы
Форма переполняется	Давление слишком высокое	Понизить давление
Форма не закрыта должным образом	Закрыть форму правильно
Воск слишком горячий	Понизить температуру воска
Время нагнетания воска слишком велико	Сократить время нагнетания
Восковая модель липкая, легко деформируется	Форма вскрыта слишком рано	Увеличить время остывания формы
Воск слишком горячий	Понизить температуру воска
Усадки выше нормы	Форма слишком холодная	Нагреть форму
Температура воска слишком высокая	Понизить температуру воска
Давление слишком низкое	Повысить давление

	Заменить воск
Недостаточная чистота поверхности	Форма слишком холодная	Нагреть форму
Температура воска слишком низкая	Увеличить температуру воска
Воск оплавляется (заусенцы на поверхности модели)	Давление слишком высокое	Понизить давление
Форма не собрана должным образом	Правильно собрать форму
Половинки формы слабо сдавлены между собой	Придавить форму сильней
Воск слишком горячий	Понизить температуру воска
Надрезы формы заплавлены, засорены или забиты воском	Очистить надрезы формы
Недостаточно надрезов	Сделать дополнительные надрезы
Трещины в восковой модели	Время остывания восковой модели слишком велико	Сократить время остывания
Выбран хрупкий сорт воска	Выбрать более пластичный воск
Форма разрезана не должным образом. Извлечение восковой модели затруднено	Переделать пресс-форму для достижения легкого извлечения модели
Оседание (для крупных моделей)	Неправильно выбран сорт воска	Выбрать воск с меньшей степенью усадки
Время нагнетания воска слишком мало	Увеличить время нагнетания воска
Давление слишком низкое	Повысить давление
Слишком узкое литниковое отверстие	Увеличить литниковый канал
Воск слишком горячий	Понизить температуру воска

4. Изготовление воскового дерева.

Изготовленные восковые модели собираются в единый блок – восковое дерево. Для изготовления воскового дерева требуется следующее оборудование и материалы.

· Восковый стояк

· Резиновая подставка - уплотнитель

· Держатель для воскового дерева

· Электрошпатель

Для изготовления воскового стояка используется специальный (литниковый) воск, который при выжигании выгорает быстрее, чем воск, из которого изготовлены модели. Это способствует свободному вытеканию восковых форм из литьевой опоки.

Стояк должен быть достаточно толстым (диаметр 5-7мм.), что бы жидкий металл, прежде чем затвердеть, смог достичь самых тонких частей модельной полости. Восковый стояк предназначен: для крепления (припаивания) восковых моделей; удаления воска при выжигании и вытапливании; движения расплавленного металла в модельную полость; подпитки отливок в процессе кристаллизации; уменьшения турбулентности при движении расплавленного металла по полости литейной формы. Изготавливается восковый стояк путем нагнетания литникового воска в металлическую пресс-форму при помощи воскового инжектора.

Резиновая подставка уплотнитель предназначена для уплотнения литейной формы (опоки), предотвращения вытекания формовочной массы и крепления воскового дерева внутри литейной формы. Представляет собой резиновый круг с наружными стенками, соответствующими по внутреннему диаметру наружному диаметру опоки, и глухим отверстием в середине круга предназначенным для крепления воскового дерева. Изготавливается путем вулканизации сырой резины в специальных, заданных размеров и конфигурации формах.

Держатель для воскового дерева предназначен для удобного припаивания восковых моделей на восковый стояк. Держатель устроен так, что бы при сборке воскового дерева, восковый стояк с уплотнителем можно было поворачивать вокруг нескольких осей. Это обеспечивает, при сборке дерева, доступ электрошпателем к любой точке воскового стояка, исключая повреждение уже напаянных восковых моделей.

Электрошпатель предназначен для припаивания восковых моделей к восковому стояку. Представляет собой обыкновенный паяльник с набором наконечников различной конфигурации и устройством для регулировки температуры.

Технология сборки воскового дерева.

1. Изготовить восковый стояк.

2. Закрепить восковый стояк на резиновую подставку – уплотнитель.

3. Установить восковый стояк с уплотнителем на держателе.

4. Прикрепить к стояку по кругу восковые модели при помощи электрошпателя. Угол между восковым стояком и литником восковой модели должен быть равен от 45 до 80 градусов. Расстояние между ближайшими точками соседних моделей не менее 3 мм. При креплении восковок к литнику необходимо сначала сделать в нем лунку с помощью электрошпателя. Затем вставить в эту лунку литник восковой модели, и пропаять, проводя наконечником нагретого электрошпателя вокруг места контакта литников.

1. Восковое дерево должно собираться из восковых моделей приблизительно одинаковой толщины стенок в сечениях. Это необходимо потому, что при заливке металла в опоку в зависимости от толщины стенок восковых моделей устанавливается температура заливки сплава, то есть для моделей с толстыми стенками температура заливки меньше, чем для моделей с тонкими стенками.

2. Если все же необходимо отливать модели с тонкими и толстыми стенками одновременно, то тонкие модели следует располагать на вершине елочки и ближе к стволу, а толстые внизу и ближе к внешней стороне. Огнеупорная смесь (формовочная масса) у краев опоки имеет более низкую температуру (что нужно для толстых моделей), чем в центре опоки.

3. Толстые восковые модели не должны размещаться на елочке своими большими поверхностями близко друг к другу. Надо устанавливать модели так, что бы малые поверхности одних моделей располагались около больших поверхностей других. Когда металл залит в опоку, большие поверхности, расположенные близко друг к другу, будут дольше остывать из-за излучения тепла друг от друга. Это может привести к порам в отливке.

4. При изготовлении воскового дерева модели следует располагать под острым углом к восковому стояку. Такое расположение облегчает выжигание воска, а так же способствует плавной заливке расплавленного металла по всем полостям литейной формы.

5. Расстояние от верхушки литниковой чаши до нижнего ряда восковых моделей должно составлять не менее 10мм. Нижний ряд воскового дерева, расположенный непосредственно около литниковой чаши, не всегда хорошо заполняется металлом, то есть, возможно образование недоливов.

6. Изготовление литейных форм.

Следующий этап работы заключается в том, что восковое дерево, помещают в опоку и заливают огнеупорной гипсовой смесью (формовочной массой).

Формовочная масса состоит их химически чистого кристоболита, высокопрочного гипса, кремнезема, а так же модифицирующих веществ (замедлителей), регулирующих скорость затвердевания гипса.

Кристоболит – это минерал вулканической породы, его получают, нагревая кремнезем до температуры 1470-1670©. Формовочная масса, содержащая кристоболит не растрескивается при заливке расплавленного металла.

Гипс – используется в формомассе как связующий материал.

Кремнезем – это двуокись кремния SiO2. Он действует на огнеупорную смесь как стабилизирующий фактор при нагревании для выжигания воска и охлаждения непосредственно перед отливкой.

Модифицирующие вещества – это специальные добавки (борная кислота, сернокислый алюминий, мочевина и т.д.) которые снижают окисляемость сплавов, а так же замедляют схватывание гипса.

При выборе формовочной массы необходимо обращать внимание на следующие ее характеристики:

2. Формомасса должна выдерживать температуру заливки металла (для золота около 1020©), а так же давление расплавленного металла, который затекает в форму с большой скоростью.

3. Формомасса не должна содержать химически вредных веществ, которые могут привести к коррозии или окислению опоки и отливок.

4. Формомасса должна позволять быстрое и легкое извлечение отливок из опоки после литья.

В настоящее время имеются превосходные формовочные смеси, выпускаемые различными зарубежными фирмами:

1. KERRCast (США)

Предназначена для работы с золотом и серебром. Имеет мелкозернистую структуру. В силу своих превосходных характеристик, на сегодняшний день является самой используемой ювелирами. Позволяет легко отделять форму в холодной воде.

Основные характеристики:

Время работы:……………………………..9-10мин.

2. Hoben International (Англия)

GoldStar 21 и GoldStar Ultima

Представляют собой формовочные смеси повышенной термической стойкости. При характеристиках близких к SatinCast 20 имеют более низкую цену. GoldStar Ultima специально разработана для высокотемпературных сплавов, таких как белое золото и другие сплавы температура плавления которых не превышает 1300©.

Основные характеристики:

Время работы:……………………………..7,5-9мин.

Время прокаливания опоки:……………...не менее 6 часов.

Время работы:……………………………..9-11мин.

Время затвердевания опоки:……………..10-11мин.

Время прокаливания опоки:……………...не менее 6 часов.

3. SRS Ltd (Англия)

Eurovest-exstra, Eurovest-standart, Eurovest-E2

Имеют уникальный состав, разработанный для повышения устойчивости к термоудару во время циклов нагревания и охлаждения. У них высокие прочностные характеристики, они легко смачиваются и разводятся водой, давая при этом тонкую, жидкую консистенцию. Это приводит к образованию поверхностей высокого качества и позволяет использовать эти формомассы для всех металлов и их сплавов. Их можно использовать как для отливки крупных изделий, так и для тонкой филигранной работы.

Основные характеристики:

Время работы:……………………………..8-9мин.

Время затвердевания опоки:……………..11-12мин.

Время прокаливания опоки:……………...не менее 6 часов.

Подготовка воскового дерева для заливки формовочной массой.

Прежде чем залить формовочную массу в опоку, глее установлено восковое дерево, необходимо провести обезжиривание восковых моделей.

Обезжиривание воскового дерева проводят в спирте или четыреххлористом углероде. Обезжиривание производится путем окунания воскового дерева 5-6 раз в ванну с раствором. Затем просушить восковое дерево на воздухе.

Обезжиривание воскового дерева можно производить так же и с помощью мыльного раствора. Его готовят, растворив 7-8 граммов стирального порошка в 1 литре теплой (35-40©) воды. После этого восковое дерево промывают в холодной воде и просушивают с помощью вентилятора.

Для обезжиривания можно так же использовать препараты изготовленные специально для этих целей:

Film-o-wax раствор, снижающий поверхностное натяжение. Наносится на восковые модели с помощью мягкой кисти или пульверизатором.

Rio-vacu-film смачивающий раствор, предотвращающий образование воздушных пузырьков на поверхностях моделей во время заливки формомассы.

На многих предприятиях не пользуются смачивающими растворами, считая, что хорошее вакуумирование опок достаточно для получения хорошего результата. Однако практика показывает – без использования смачивающих растворов – нельзя получить качественные отливки.

Опоки для литья.

Опоки для литья это трубы из нержавеющей стали разного диаметра и разной высоты. Опоки для вакуумного литья имеют более сложную форму. На поверхности этих опок имеется множество отверстий, через которые происходит всестороннее вакуумное всасывание и быстрое остывание краев опоки после заливки расплава.

Опоки должны плотно входить в резиновые уплотнители, что бы не было утечки формомассы. Перед использованием, опока должна быть тщательно очищена от остатков старой формомассы, а внутреннюю ее поверхность необходимо очистить от ржавчины с помощью железной щетки. Размеры опок выбирают в зависимости от количества отливок, их габаритов и возможностей литейной машины. Опока размером 100x150 означает, что она имеет диаметр 100мм. и высоту 150мм.

Технологический процесс получения литейных форм

Состоит из следующих технологических операций:

1. Приготовление водяной суспензии.

2. Перемешивание смеси.

3. Вакуумирование смеси

4. Вибровакуумирование.

5. Вытапливание воска.

6. Отжиг опоки.

Приготовление водяной суспензии.

Для приготовления водяной суспензии рекомендуется соотношение «порошок-вода» 100-40 или 100-38. Это означает, что для приготовления суспензии следует 100 грамм порошка смешивать с 40 мл. или с 38мл. воды. Соотношение 100-38 используют для обычного литья, а 100-40 для литья тонких филигранных изделий. Воду отмеряют с помощью мерительной емкости, а порошок взвешивают на весах.

Для определения массы воды требуемой для заполнения опоки, содержащей восковые модели, надо осторожно залить опоку водой комнатной температуры, а затем вылить воду в мензурку. Если известна масса воды, требуемой для заливки в опоку, то массу порошка можно вычислить следующим образом:

Заливаем опоку

Перемешивание смеси

Перемешивают порошок с водой, с целью получить однородную массу при помощи миксера. При длительном и тщательном замешивании ускоряется процесс схватывания, и получаются качественные отливки с более гладкими поверхностями. Нельзя перемешивать смесь слишком быстро. Это приводит к поднятию воды в верхнюю часть опоки, поскольку она легче, чем порошок формомассы и как следствие, к образованию дефектов на отливках.

Вакуумирование смеси.

Полученная суспензия помещается под вакуумный колпак для удаления воздуха из суспензии. Если воздух из суспензии не удалить, то он прилипает к восковым моделям в виде воздушных пузырьков, что приведет к дефектам на отливках. Вакуумирование производится при давлении 1400Па в течение 2-3 минут.

При вакуумировании суспензии, воздух из-под колпака удаляется за счет снижения давления. Когда давление над суспензией достаточно понизится, суспензия в емкости начнет кипеть, что приведет к полному удалению из нее воздуха. Затем суспензию медленно, что бы не поломать восковые модели заливают в опоку до тех пор, пока уровень суспензии не поднимется не менее чем на 10мм. выше восковых моделей.

Опоки, залитые суспензией помещают под вакуумный колпак, установленный на вибрационном столе. Вибрация и одновременное вакуумирование позволяют суспензии полностью обтекать восковые модели, и окончательно удаляет пузырьки воздуха. Процесс продолжается от 1 до 2 минут при давлении 1400 Па. За это время суспензия снова сильно поднимается, затем оседает и начинает кипеть.

Современное оборудование позволяет объединить операции приготовления, вакуумирования, перемешивания и заливки опок суспензией в единую операцию при помощи вакуумного миксера. Вакуумный миксер удаляют газы из компонентов перед смешиванием, смешивает и вакуумирует суспензию, имеет устройство для заливки и вакуумирования опок. Он позволяет менять скорости перемешивания в зависимости от типа формомассы, а так же программировать время перемешивания, параметры вакуумирования и виброобработки.

Вытапливание воска и обжиг опоки.

После того как формомасса затвердеет, надо снять с нее резиновую подставку уплотнитель и удалить излишки формомассы на ее краях и боковых стенках. Модельный воск вытапливается паром, или в прокалочной печи во время обжига опоки. Операция вытапливания воска с последующим обжигом является важнейшей фазой в литейном деле. Поэтому обжиг опок необходимо проводить в строгом соответствии с разработанными режимами прокаливания формовочных масс. Рекомендуемый изготовителем режим прокаливания обычно прилагается к каждой упаковке с формовочной массой. При отклонении от указанных режимов прокаленные опоки могут дать трещины, неровности и другие дефекты на отливках. При температуре 90-100© большая часть воска расплавляется и вытекает через литниковое отверстие. Пар, образующийся в результате нагревания опоки с влажной формомассой, помогает удалению воска из полостей формы. Оставшаяся часть воска при последующем нагревании до 550© превращается в сажу. При температуре 750© сажа соединяется с кислородом воздуха, образуя газообразное соединение, и полностью удаляется. При этом печь должна вентилироваться. В современных производствах используются прокалочные печи с программируемыми регуляторами температуры. Преимущества таких печей заключаются в том, что они позволяют экономить рабочее время. Запрограммировав печь, можно прокаливать опоки в нерабочее время, подготавливая их к заливке на следующий день.

1. Опоки, залитые формовочной массой нельзя долго хранить в холодной печи. Если залитые опоки нужно хранить долго, то их заворачивают в мокрые тряпки. Если формомасса высохнет, то при вытапливании воска из опоки он будет впитываться в поры формомассы, осложняя в последствии процесс заливки опок расплавленным металлом.

2. При вытапливании воска из опоки ее необходимо медленно прогреть до 200©. В противном случае, если прогревание вести быстро, то пар, образовавшийся в модельных полостях, расширяется быстрее, чем выходит через литниковое отверстие, и как следствие может произойти деформация модельных полостей, что приведет к браку отливок.

3. Камера печи, где происходит обжиг опок, должна вентилироваться. При этом печь должна вентилироваться. Недостаточная вентиляция прокалочной печи, приводит к забиванию пор формомассы золой, в особенности при большом количестве одновременно прокаливаемых опок, или при очень кратковременных циклах обжига опок.

4. Нельзя нагревать опоку выше максимальной температуры указанной фирмой изготовителем (как правило, 760©), При превышении максимальной температуры происходит разрушение гипсовой связки, кроме того, металл, залитый в такую опоку, будет медленно остывать, что приводит к пористости и плохой чистоте поверхности отливок.

KEER полный цикл 100х200мм.

2 часа 149©

2 часа 371©

2 часа 482©

4 часа 732©

При литье по выплавляемым моделям с принудительной заливкой металла в форму применяются различные литейные установки и устройства: центробежные литейные установки, ваккумные литейные установки, центробежно-ваккуумные литейные установки.