Литье по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям является прогрессивным способом получения точных и сложных по форме отливок из любых литейных сплавов, в связи с чем оно получило широкое распространение в машино-, приборостроении, в инструментальном производстве, при изго­товлении художественного литья и ювелирных изделий. Литейная форма дня этого способа литья представляет собой неразъемную тонкостенную, прочную, высокоогнеупорную с гладкой рабочей поверхностью оболочку. Ее изготавливают из мелкозернистых формовочных материа­лов по разовым (выплавляемым, растворимым или выжигаемым) моделям.

Литье но выплавляемым моделям — один из наиболее древних способов. Он широко издавна применялся для отливки скульптур, ювелирных изделий и т. п., но в промышленности был освоен лишь в 40-х годах нашего века. Область при­менения литья по выплавляемым моделям (ЛВМ)— электро- и радиотехническая, автомобильная промышленность, производство турбин, велосипедов, инструмента.

Наиболее часто ЛВМ применяется для изготовления заготовок или литых деталей из материалов, с трудом поддающихся обработке, как правило из высоколегированных сплавов, редких и тугоплавких металлов. Припуски на механическую обработку могут достигать — 0,7 мм. Достоинство метода — возможность изготовления деталей с полостями, лабиринтами, а также узлов сложной конфигурации.

Литье по выплавляемым моделям требует применения дефицитных материалов, тех­нологический цикл получения заготовок весьма длителен, некоторые из применяемых материа­лов токсичны, общая затрата энергии на процесс значительна. Вес отливок до 500 кг, однако это не предел. Наибольший экономический эффект литье по выплавляемым: моделям дает при массовом и крупносерийном: производстве.

Одно из наиболее эффективных применений метода ЛВМ — изготовление сборного инструмента из точных литых заготовок. При этом стоимость цельнолитого инструмента в 2 —3 раза ниже стоимости аналогичного инструмента из поковки или проката.

Применение литых заготовок инструмента позволяет полностью ликвидировать фре­зерные и частично токарные операции.

Технологические операции ЛВМ:

В прессформах изготавливают модели деталей, для чего используют легкоплавкие воскообразные материалы, составы на основе смол и пластмасс, и наносят на них слои суспензии из связующего раствора и пылевидного огнеупорного материала. Слои суспензии для их упрочнения и лучшей взаимной связи обсыпают песком и сушат. Число наносимых слоев - 3-20 и более, в зависимости от металлоемкости и назначения формы. Из полученной формы (неразъемной) удаляют выплавлением, выжиганием, растворением модельный состав.

Освобожденные от модельного состава оболочки прокаливают для удаления органических остатков модельных или связующих материалов. После чего горячие или охлажденные формы заливают расплавом. Наиболее распространенный формовочный материал – кристаллический кварц в пылевидном состоянии как огнеупорная основа суспензии и в виде песка для обсыпки ее слоев, нанесенных на модельные блоки. Для выплавления воскоподобных составов используют камеры, в которых покрытые оболочкой модельные блоки обогреваются горячим воздухом или паром, также выплавление в горячей воде. Солевые модели растворяют в воде, пенополистероловые – выжигаются.

Технологический процесс получения отливок по выплавляемым моделям в сравнении с другими способами литья имеет некоторые особенности.

1. Модель отливки не имеет разъема, ее контуры полностью повторяют форму детали; служит для изготовления только одной литейной формы, в процессе изготовления которой модель уничтожается.

2. Керамическая оболочка толщиной 2—8 мм не имеет поверхности разъема. Поверх­ность формы гладкая, с малой шероховатостью и требуемой точностью размеров.

3. Форма после прокаливания не содержит газотворных составляющих, что исключает образование газовых раковин в отливках.

4. Металл заливается в горячие формы, в результате чего создаются благоприятные условия для заполнения формы. Это позволяет получать тонкостенные отливки массой в не­сколько граммов.

К недостаткам литья по выплавляемым моделям относятся следующие:

повышенная температура заливки и применение предварительно нагретых форм приводят к снижению механических свойств и способствуют образованию более глубокого обезуглероженного слоя на поверхности отливок;

у отливок из титановых сплавов наблюдается повышенная твердость поверхностного слоя толщиной 0,2— 2,0 мм;

литье по выплавляемым моделям является наиболее длительным и трудоемким тех­нологическим процессом среди всех способов литья.

Экономичность способа определяется правильно выбранной номенклатурой отливок. Данный способ наиболее рентабелен:

при крупносерийном и массовом производствах мелких, но сложных и ответственных деталей с высокими требованиями к точности размеров и чистоте поверхности. Особенно эф­фективно применение литья по выплавляемым моделям,, если требования по чистоте поверхно­сти и точности размеров литых деталей могут быть обеспечены в литом состоянии без после­дующей механической обработки или когда требуется механическая обработка только сопря­гаемых поверхностей;

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, и сплавов с низкими литейными свойствами.

Не рекомендуется применять литье по выплавляемым моделям в случаях, если на де­тали указаны более жесткие допуски, чем можно получить при литье, или когда требования, предъявляемые к детали, могут быть обеспечены каким-либо иным, менее дорогостоящим спо­собом. Экономическую целесообразность изготовления деталей методом литья по выплавляе­мым моделям необходимо устанавливать в каждом конкретном случае, сравнивая себестоимость питой детали с себестоимостью другого способа литья.

Этот способ позволяет получать отливки массой от нескольких граммов до 100 кг. Точность размеров и парамет­ры шероховатости поверхности отливок колеблются в довольно больших пределах и зависят от условий изготовления отливок, их массы, сложности, габаритных размеров и толщины стенок отливок. В общем случае рассматриваемый способ получения отливок обеспечивает точность до 10-го квалитета и параметр шероховатости поверхности Rа = 20-2,5 мкм.