Горячее литье под давлением

Горячее литье под давлением производится в стальные формы при температурах выше температуры размягчения (плавления). Применение оборудования при литье зависит от вида используемого пластификатора, его свойств и температуры плавления, а также формы изделия. Если в качестве основы связки применяются термореактивные или термопластичные органические вещества или их комбинация с температурой плавления выше 100С, то формование осуществляется на литейных машинах, подобных машинам для литья изделий из пластических масс. При этом используют предварительно перемешанную со связкой гранулированную и охлажденную массу. После засыпания гранул в емкость их подогревают до состояния размягчения и нагнетают в охлаждаемые формы. Процесс литья по этому способу аналогичен формованию изделий из пластических масс. Поэтому так же, как и при формовании последних, применяют многоместные формы-кассеты. В настоящее время наше предприятие приобрело машину для инжекционного формования ARBURG320S, имеющие следующие характеристики:

- температура в цилиндрах 148С;

- температура сопла 150С;

- максимальное давление впрыска 1000бар;

Если в качестве термопластичной связки применяют парафин и смеси на его основе с температурами плавления 50 – 60С, то литье литье осуществляется на специальных литьевых машинах с преимущественной передачей давления сжатым воздухом . Процесс формования керамики при данном способе заключается в нагнетании избыточного давления 4-5 атм в термостатированный резервуар. Заполненную шликером форму выдерживают под давлением в течение времени, достаточном для затвердевания отливки определенных размеров. Это время колеблется от нескольких секунд до нескольких минут, в зависимости от размеров получаемых отливок. При остывании шликера происходит сокращение его объема, поэтому в форму добавляют шликер до полного его объема. Выдерживают и охлаждают форму под давлением. На качество и структуру отливки оказывает влияние свойства шликера, а так же режимы литья. Определенное влияние может оказывать конструкция литейной формы. Литник располагают таким образом, чтобы шликер в нем застыл в последнюю очередь. Все перечисленные условия взаимосвязаны, так как свойства шликера определяют некоторые технологические параметры. На качество отливки влияет прежде всего температурный режим литья охлаждения. Шликер должен быть нагрет до температуры, обеспечивающей его хорошую литейную способность. Перегрев шликера ведет к появлению больших усадок, снижению плотности, увеличению длительности твердения и другим нежелательным явлениям. Обычно оптимальная температура шликера при литье 65 – 70С. Форму охлаждают в зависимости от конфигурации изделия. Охлаждение рекомендуется вести от переферии к литниковому отверстию.

Большое значение для получения качественных заготовок имеет правильный выбор конструкции литьевый форм, которые представляют собой замкнутую металлическую форму, зеркально отражающую форму отливаемого изделия. Так как в полученном полуфабрикате (отливке) содержится большое количество порошка (высокий коэффициент упаковки), то усадки отливки практически нет (он составляет 0,1 -0,2%). Поэтому полуфабрикат имеет практически такие же размеры, что и литьевые формы. Размер, форма и расположение литниковых каналов и вентиляционных каналов должны обеспечивать равномерное заполнение всего внутреннего пространства формы без завихрения струй шликера, без образования недоливов внутренних полостей и раковин в отливке. Литьевые формы бывают с разъемными и неразъемными корпусами, с воздушным или водяным охлаждением, одноместные и многоместные.

Развитие технологии шликерного литья под давлением показало перспективность подачи шликера под давлением с помощью шнек – прессов, позволяющих создавать более высокое давление при формовании, осуществлять его регулирование, проводить дозирование подачи шликера в более широких пределах, а также использовать более концентрированные шликеры при соответственно более высоких температурах литья. Кроме того, в пресс шнеках (особенно с вакуумированием) обеспечивается дополнительная гомогенизация шликера и удаление из него воздуха. В результате использования шнек – прессов процесс шликерного литья под давлением по своим характеристикам приближается к процессу пластического формования, а свойства - к свойствам пластифицированных масс.

Шликерное литье под давлением позволяет получать керамические заготовки сложных геометрических форм, включая получение резьбовых соединений.

Намораживание

Намораживание осуществляется погружением оправки в расплавленный шликер с выдержкой ее в течение времени необходимого для образования слоя определенной толщины. После извлечения оправки с намороженной отливкой обе детали охлаждают, заготовку снимают с оправки и при необходимости обрабатывают наружную поверхность. Практически при литье намораживанием применяют водоохлаждаемые оправки, температура в которых поддерживается в приделах 15 – 20 С. Температура шликера составляет60 - 90С. Методом намораживания термопластичных шликеров формируют тонкостенные детали, такие как тигли, защитные чехлы для термопар и др.

Сливное литье

Сливное литье - разновидность метода намораживания. Шликер заливают в холодную металлическую форму, конфигурация которой соответствует наружной конфигурации отливаемой детали. После выдержки шликера в форме на ее стенках намораживается слой определенной толщины. ОСТАТКИ ШЛИКЕРА СЛИВАЮТ. В ФОРМЕ ОСТАЕТСЯ ПОЛАЯ ОТЛИВКА С ТОЧНОЙ НАРУЖНЕЙ КОФИГУРАЦИЕЙ И ПОЛОСТЬ, ПОВЕРХНОСТЬ КОТОРОЙ ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО ПОВТОРЯЕТ НАРУЖУЮ ПОВЕРХНОСТЬ. Внутреннюю поверхность при необходимости обрабатывают резанием для получения точных размеров. Режимы литья в этом случае применяют такие же, как и при намораживании.

Центробежное литье

Центробежное литье (горизонтальное и вертикальное) применяется при изготовлении деталей представляющих собой тела вращения. Для его осуществления термопластичный щликер наливают во вращающуюся металлическую форму. Благодаря действию центробежных сил сам шликер заполняет внутреннюю цилиндрическую поверхность, а наружняя его поверхность отражает конфигурацию литейной формы.

При данном способе литья действие центробежных сил значительно влияет на качество отливок. Во время вращения формы частицы шликера под действием центробежных сил еще до кристаллизации шликера перемещаются в направлении от центра к периферии. В результате происходит уплотнение отливки, которое тем больше, чем выше скорость вращения. При этом происходит вытеснение термопластичной связки в направлении к оси вращения. После затвердевания на ее внутренней поверхности сосредотачивается тонкий слой термопластичной связки. Высокая окружная скорость приводит к увеличению числа дефектов в отливке (трещины, расслоения). Чтобы избежать появление дефектов, центробежное литье изделий из термопластичных шликеров осуществляется при небольшой окружной скорости вращения формы, используя при этом концентрированный шликер. Данный метод литья является одним из основных методов применяемых на ЗАО «НЭВЗ КЕРАМИКС» и используется для получения отливок цилиндрических изоляторов с наружним диамером до 200мм и высотой до 150мм.

Литье в кокиль

Литье в кокиль (металлическую форму) предусматривает заливку шликера в литейную форму. Под влиянием гравитационных сил шликер заполняет форму и после отвердевания образует отливку. Литье в кокиль – процесс более длительный, чем литье под давлением. В связи с этим шликер должен обладать высокими литейными свойствами. Летник формы помещают в наиболее толстой части отливаемого изделия, и его размеры должны быть больше, чем самое большое сечение детали. Чаще всего применяют литье в кокиль для формирования простых плоских деталей, таких как кольца, диски, плиты. Литье в кокиль рекомендуется применять только при мелкосерийном и опытном производстве.

Непрерывное литье

Непрерывное литье осуществляется на установке, принципиальная схема которой представлена на рисунке. Расплавленный шликер перед литьем заливают в рабочий бак, который помещают в установку, и при помощи сжатого воздуха, подаваемого в бак через штуцер, производят литье. Благодаря давлению сжатого воздуха шликер поступает в формующую трубку. Охлаждаясь в месте расположения холодильника, шликер при перемещении по трубке затвердевает, принимает форму ее канала, и образует заготовку в виде стержня. Если в формообразующую трубку установить внутренний оформляющий стержень, то на установке будет формировать трубка. При кристаллизации шликера происходит его усадка, в результате чего отливка отстает от стенок формующей трубки, что значительно облегчает ее выталкивание непрерывно поступающим жидким шликером. Температуру воды, поступающую в холодильник через штуцер, регулируют таким образом, чтобы скорость отвердевания шликера равнялась или немного превышала скорость подачи шликера. Скорость литья увеличивают повышением давлением сжатого воздуха на шликер, а так же понижением температуры охлаждающей воды и шликера. Увеличение диаметра отливаемого стержня и толщины отливаемой трубки приводит к снижению скорости литья.

Горячая штамповка

Горячую штамповку осуществляют на прессах в металлических прессформах, в которые предварительно заливают требуемую порцию жидкого шликера. Во время смыкания формы шликер растекается по ее внутренней полости и кристаллизуется в отливку. Из – за отсутствия компенсации объемной усадки при охлаждении в отливках, как правило, образуются поры и пустоты. Для уменьшения дефектности отливок при горячей штамповке применяют высококонцентрированнее шликеры, нагретые до 50 – 60С. Благодаря высокой производительности этот способ формования термопластичных шликеров весьма перспективен для оформления многих керамических изделий, где указанные дефекты не имеют значения, а также для изготовления тонкостенных деталей.