Литье по выплавляемым моделям

Сущность способа заключается в том, что заготовки получают заливкой в неразъемные тонкостенные керамические формы, изготовленные с помощью моделей из легкоплавящихся составов. На рис.2.5 показана схема изготовле­ния форм по выплавляемым моделям.

Рис.2.5. Изготовление форм по выплавляемым моделям: а- блок моделей; б - блок покрытый слоем огнеупорного материала (оболочкой); в - заформованные модели

Достоинства способа:

- возможность изготовления из любых сплавов отливок сложной конфи­гурации, тонкостенных, с малой шероховатостью поверхности, высоким коэффициентом точности по массе, минимальным припуском на механичес­кую обработку;

- возможность создания сложных конструкций, объединяющих несколько деталей в одну деталь;

- уменьшение расхода формовочных материалов на 1т. отливок, снижение материалоемкости производства;

- улучшение условий труда и уменьшение вредного воздействия литейного производства на окружающую среду.

Недостатки способа:

- процесс изготовления формы многооперационный, трудоемкий и дли­тельный ;

- большое число технологических факторов, влияющих на качество фор­мы и отливки;

- большая номенклатура материалов для получения формы.

Области применения - для изготовления отливок массой от 10 грамм до сотен килограмм из черных и цветных металлов наиболее эффективен в се­рийном и массовом производстве.

Модельные сплавы - это различные легкоплавкие сплавы, которые состо­ят из 50 % парафина и 50 % стеарина с температурой плавления около 50 °С и хорошей жидкотекучестью. Модели изготавливают запрессовкой подогре­того модельного сплава в металлическую прессформу под давлением 0,3...0,5МПа.

Формирование керамической оболочки на блоках. Тонкая керамическая оболочка должна иметь высокую прочность и огнеупорность, хорошую по­датливость и газопроницаемость, обеспечивать высокую чистоту поверхнос­ти отливок. Оболочка общей толщиной до 5... 6 мм состоит из трех - восьми последовательно наносимых слоев. Для образования каждого слоя модель погружают в жидкую суспензию, затем обсыпают песком и сушат. Суспензия состоит из связующего - гидролизированного раствора этилсиликата (-70 %)_у содержащего 40... 50 % SiO₂, и пылевидного кварца (30 %).

Разработаны и другие связующие, например, растворы с низким содержа­нием Si O₂ и добавками поверхностно-активных веществ. Применение жидко-стекольных суспензий ухудшает качество поверхности отливок. Для первого слоя целесообразно применять мелкозернистый песок, для последующих сло­ев - крупнозернистый с целью повышения газопроницаемости оболочки и снижения стоимости материала. В обычном кварцевом песке при прокалива­нии происходят полиморфные превращения, что может привести к образова­нию трещин и деформированию оболочки. Значительно более качественны­ми в этом отношении являются плавленный кварц, корунд и другие материа­лы.

Сушку проводят на воздухе после нанесения каждого слоя в течение 2..4 ч Ее можно ускорить, используя пары аммиака. При сушке в псевдокипящем слое силикагеля ее продолжительность резко сокращается (до 3...5 мин.) при одновременном улучшении качества оболочек. Окончательное затвердевание оболочек происходит при прокаливании.

Выплавление моделей из керамических форм проводят различными спо­собами. Легкоплавкие парафиностеариновые составы обычно удаляют в ван­нах с горячей водой. Этот способ технически прост и обеспечивает возврат модельного состава до 90... 95 %. Его недостаток состоит в том, что при уве­личении продолжительности пребывания в воде понижается прочность обо­лочек на этилсиликатном связующем.

Более тугоплавкие модельные составы выплавляют горячим воздухом, иногда паром.

Формовку оболочек проводят для их упрочнения. Для этого оболочковые формы устанавливают в опоки и засыпают песком или другим формовочным материалом, уплотняя на вибростолах.

Прокаливание оболочковой формы до 900... 1000 °С проводят для более пол­ного удаления остатков модельных материалов и завершения процесса зат­вердевания формы, а так же для лучшего ее заполнения металлом при залив­ке.

Заливку проводят в горячие формы сразу же после их прокаливания.

Литье в металлические формы (кокили)

Литье в кокили получило большое распространение. Этим способом полу­чают более 40 % всех отливок из алюминиевых и магниевых сталей, отливки из чугуна, стали и других сплавов. Сущность способа заключается путем сво­бодной заливки расплава в металлические формы. Конструкции кокилей раз­нообразны: неразъемные и разъемные ( см. рис 2.6).

Рис.2.6. Типы кокилей: а - неразъемный с песчаным стержнем (1 - корпус; 2 - стержень; 3 - крышка; 4 - выталкиватель; 5 - отливка;) б - разъемный с металлическими стержнями; 1,2 - части корпуса; 3 - составной центровой стержень; 4,5 - стержни; 6 - отливка

Неразъемные кокили применяют для получения небольших отливок прос­той конфигурации, которые можно удалять без разъема формы.

Более сложные и крупные отливки получают в разъемных кокилях. Они обычно состоят из двух частей - полуформ с вертикальной, горизонтальной или сложными плоскостями разъема. Полость в отливках получают с по­мощью стержней, изготовленных из стержневой смеси или металла. При сложной форме металлический стержень делают разборным. Например (рис.2.6. б) стержень 3 состоит из трех частей. К концу затвердевания отливки сначала удаляют среднюю часть такого стержня (клин), затем его боковые части, стержни 4,5, раскрывают кокиль и извлекают отливку.

Для удаления воздуха и газов при заливке по линиям разъема кокиля или в специальных пробках устраивают газоотводные каналы глубиной 0,2... 0,5 мм. Кокили чаще всего делают из чугуна и стали. Для повышения стойкости (долговечности) кокиля и предупреждения поверхностей закалки стали или отбеливания чугуна на внутреннюю поверхность кокиля наносят огнеупор­ные покрытия и краски.

Интенсивность теплообмена между отливкой и кокилем в 3... 10 раз больше, чем при литье в разовые формы, что способствует получению мел­козернистой структуры. Однако, быстрое охлаждение расплава снижает его жидкотекучесть и затрудняет получение тонкостенных и сложных отливок. Поэтому в этих случаях кокили нагревают перед заливкой расплава до определенной температуры (100...300 °С) в зависимости от вида расплава и конфигурации отливки.

Литье в кокили - один из прогрессивных способов получения отливок, позволяет максимально механизировать и автоматизировать производствен­ный процесс. Кокиль - форма многократного использования (до 300.,. 500 отливок) из стали массой 100. . 150 кг до 500 мелких чугунных отливок и несколько десятков тысяч отливок из сплавов алюминия. Отливки получа­ются с высокой точностью по размерам и чистой поверхностью, что умень­шает или совсем исключает последующую механическую обработку.