Milling-master.ru

В помощь хозяину
35 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Литье в кокиль технология

Литье в кокиль

Литье в кокиль – это технологический процесс изготовления отливок путем заливания металлического расплава в многооборотные формы, выполненные из металла (сталь, чугун и пр.). Эту форму называют кокиль.

Процесс литья в кокиль

Перед началом литья в кокиль металлического расплава необходимо выполнить операции технологического процесса по подготовке его к работе. Эта работа выполняется в несколько этапов.

  1. Поверхности кокиля и место стыков полуформ необходимо очистить от загрязнений, коррозии, масел.
  2. Выполняют проверку подвижности перемещающихся деталей, точность их установки и надежность крепления на местах для этого предназначенных.
  3. На этом этапе поверхности формы смазывают огнестойкими материалами. В этом качестве применяют специальные краски и смазки.

Технологический процесс литья в кокиль

Веществ, которые применяют при облицовке кокиля, зависят от марки заливаемого состава. Толщина покрытия зависит от необходимой скорости охлаждения отлитой заготовки. То есть, чем больше слой наносимой облицовки, тем заготовка будет медленнее охлаждаться. Огнестойкий слой призван решить еще одну задачу в процессе этого литья – обеспечить сохранность формы от скачка температуры во время заливки металла, а также оплавления ее частей и их схватывания с расплавом. В состав огнеупорной облицовки могут входить следующие материалы – кварц, глина, жидкое стекло, графит.

Процесс отлива в кокиль

Перед началом заливки металла форму прогревают до температуры порядка 200 градусов. Эта температура определяется маркой заливаемого металла и габаритов отливки.

Конструктивные особенности кокиля

Кокиль для литья – это многооборотная форма, изготавливаемая из металла. Несмотря на то что в такие формы могут использовать для получения отливок разных форм, их принципиальная конструкция одинакова. В состав кокиля для литья входят полуформы, плита, различные вставки и литейные стержни. С помощью последних, происходит формирование отливки. Для его центрирования и соединения применяют штыри. Непосредственно перед началом заливки полуформы фиксируют с помощью специальных замков. Металлический расплав подают в форму через систему литников.

Литье в металлические формы (кокиль)

По мере заполнения кокиля излишки воздуха выводятся через воздуховодные каналы.

В литейном производстве применяют и другой вид форм – их называют вытряхными. Эти формы отличаются тем, что они неразъемные и применяются для отливок простой формы.

Процесс изготовление кокиля и используемые материалы

При изготовлении кокилей проектировщик должен руководствоваться марками сплава, которые будут заливаться в изготавливаемую форму. Разумеется, он должен учитывать и размер деталей, получаемых в результате литья в эту оснастку.

Так, при изготовлении деталей с небольшими габаритами из цветных металлов, чугуна и некоторых других материалов рекомендуется использовать для производства литейных форм серые чугуны 20 или 25. Для производства кокилей применяют и другие виды материалов. Надо отметить, что чем прочнее материал, например, сталь 15Л, тем выше стойкость формы. Для определенных марок металла формы производят из алюминия, но перед эксплуатацией этих кокилей рабочие поверхности анодируют.

Производство кокилей выполняют на оборудовании объемной штамповки. Но современное оборудование, работающее под управлением компьютера, например, токарно-фрезерный центр позволяет производить особо точные формы.

Преимущества и недостатки литья в кокиль

Литье этого типа, как и многие технологические процессы, обладают и преимуществами, и недостатками. Можно сравнить литье в кокильную оснастку с литьем в песчаные формы.

К основным преимуществам можно отнести то, что литье в металлические формы отличается от всех остальных качеством получаемых деталей, в частности, точностью. Применение песочных стержней позволяет выполнять отливки сложной формы.

Использование металлических кокилей позволяет повысить производительность труда на литейном производстве. Это обусловлено тем, что из производства исключены такие операции, как приготовление литьевой смеси, и чистки отливок.

Использование такого типа литья позволяет уменьшить припуски на дальнейшую механическую обработку. Такой подход позволяет снизить себестоимость готового изделия.

Такое свойство кокилей, как оборачиваемость позволяет механизировать процессы литья и последующей обработки отливок. Например, операция сборки этой оснастки может быть легко автоматизирована. Кроме того из процессов исключены факторы, которые могут отрицательно сказаться на качестве отливок, например, газопроницаемость смеси. Автоматизация литейных процессов регулировать технологические режимы литейных процессов, что приводит к изменению характера труда оператора литейного комплекса и повышению его безопасности.

Между тем при множестве достоинств литье этого класса имеет и ряд недостатков.

Кокиль обладает высокой стоимостью, это является следствием его конструктивной сложности и и высокой трудоемкости производства. Особенно это относится к оснастке, в которые отливают детали сложной геометрической конфигурации.

Литейная оснастка такого типа имеет ограниченную стойкость. Стойкость оснастки определяется количеством качественных отливок. При снижении качества, его просто направляют в утилизацию. Стойкость – это ключевой экономический показатель литья. Над повышением стойкости форм этого класса работают производители и проектировщики оборудования для литья в формы этого типа по всему миру.

Литье сплава в кокиль

Интенсивность охлаждения отливок в кокиле существенно выше, чем в песчаных или земляных оснастках. Это приводит к тому, что ограничена возможность изготовления отливок с тонкими стенками.

Поскольку эти оснастки не обладает достаточной податливостью – это может привести к появлению в отлитых деталях внутренних напряжений. Которые потом устраняют с помощью термообработки.

Область применения

Кокильное литье широко используют для производства отливок из черных и цветных металлов. На автоматизированном оборудовании, предназначенном для этой обработки металлов допустимо литье алюминия в кокиль, но при этом вес отливки не должен превышать 30 кг.

На неавтоматизированном оборудовании допустимо литье чугуна в кокиль, при этом масса отливки не должна превышать 12 тонн.

Этапы литья в кокиль

Сложно найти промышленную отрасль, в которой не применяют литье в кокиль. Эта технология позволяет изготавливать широкий круг деталей из различных металлов. Например, на электротехнических заводах их применяют для отливки деталей электрических машин, на предприятиях, которые выпускают силовые установки для автомобилей, эту технологию применяют для производства головок блока цилиндров или картеров защиты.

Кокильная литейная машина

Практика показывает, что чаще всего литье этого типа применяют в отношении алюминия и его сплавов. На втором месте стоит чугун и на третьем сталь.

Литье в кокиль — описание процесса

Способ изготовления деталей методом заливки расплавленного металла в специальную форму называется литьем. Он известен человечеству с давних времен. Среди разнообразных видов этого процесса литье в кокиль занимает особое место. Значительная часть литейных отливок изготовлена именно этим методом.

Процесс литья в кокиль

Кокильное литье – особый вид получения фасонных отливок методом залива расплавленного металла в специальные разъемные металлические формы, которые называют кокиль. Он состоит из 2х полуформ, плиты и вставки. Полуформы скрепляют с помощью замков. Для выравнивания и центрирования используют штыри.

Технология изготовления отливок при данном виде литья включает в себя несколько этапов.

  1. подготовительный этап:
    • Очистка поверхностей от грязи, масляных пятен, ржавчины;
    • нагрев кокильной формы перед заливкой в нее раскаленного металла;
    • нанесение термоизолирующего покрытия;
    • нанесение слоя краски. Это необходимо для регулирования скорости охлаждения и затвердевания металла, так как интенсивное охлаждение расплава отрицательно влияет на качество отливки.
    • При нанесении термоизолирующего слоя используют различные огнеупорные материалы: асбест; графит; тальк; карбид; шамот. Термоизолирующее покрытие позволяет избежать появления раковин, скопления газов, пригара отливки к кокилю. При изготовлении крупных стальных деталей применяют футерованные формы, которые имеют толщину защитного покрытия 10 мм и более;
  2. установка стержней и втулок;
  3. закрытие кокиля на замки, рычаги, зажимы или другие запорные устройства;
  4. заливка расплавленного металла через литник;
  5. охлаждение формы и отливки до заданной температуры;
  6. открытие кокиля;
  7. извлечение отливки из формы;
  8. удаление литников и промывников.
Читать еще:  Технология литейного производства

Использование стержней в разъемных формах: — при использовании простых стержней в фасонных отливках получают полости простой конфигурации; — при использовании разъемных механических стержней получают полости более сложных конфигураций; — для образования замкнутых полостей используют песчаные стержни; — для получения полостей сложных очертаний и конфигураций используют металлические и песчаные стержни комбинируют.

Плюсы и минусы процесса кокильного литья

Литье в кокиль имеет явные преимущества перед другими видами аналогичного процесса, в том числе перед литьем в песчаные формы, так как оно:

  • дает возможность многоразового использования форм;
  • сокращает расходы на формовочные материалы;
  • позволяет получить отливки повышенной точности, с меньшими припусками на механическую обработку;
  • обеспечивает более чистовую поверхность литья, снижает шероховатость поверхности заготовки;
  • позволяет повысить качество, прочность и другие механические свойства отливок;
  • позволяет автоматизировать и механизировать процесс;
  • является более экономичным и эффективным.

При том, что данный процесс имеет явные преимущества по сравнению с другими методами литья, стоит отметить некоторые недостатки:

  • трудоемкость и сложность самого процесса изготовления кокилей;
  • высокая стоимость изготовления кокилей, которая повышается в зависимости от сложности конфигурации формы;
  • ограниченное число отливок, так как кокиль не вечный, имеет ограниченную износостойкость;
  • невозможность изготовления отливок с более тонкими стенками, «отбел» чугуна, сложности при изготовлении стальных отливок (газовая пористость);
  • неподатливость форм, что иногда приводит к деформациям и трещинам в заготовках, короблению стенок кокиля во время литья;
  • необходимость использования стержней, вентканалов, газоотводов, термоизолирующих покрытий.

Особенности конструкции кокилей и материалы

Конструкции кокилей, которые используются в металлургическом производстве делятся на два вида:

  1. разъемные;
  2. неразъемные (вытряхные, название говорит само за себя).

Второй вид конструкции форм используется если отливки имеют простую конфигурацию.

Разъемные формы, в свою очередь, по форме плоскости разъема бывают:

  • горизонтальные;
  • вертикальные;
  • наклонные;
  • со створчатой плоскостью разъема;
  • со сложной плоскостью разъема.

Каждая часть формы называется полуформой. Они бывают:

  1. коробчатые;
  2. с ребрами жесткости (что позволяет избежать коробления стенок формы).

Разъемные формы подразумевают использование дополнительных технологических элементов:

  • стержней (металлических или песчаных);
  • вставок;
  • оснований;
  • поддонов;
  • толкателей;
  • центрирующих штырей;
  • втулок.

Способы подачи в форму раскаленного металла: сверху; сбоку; снизу (сифонный метод).

Для обеспечения технологического процесса кокиль оснащается:

  • вентиляционной системой (система вентканалов, выпоры, зазоры);
  • газоотводными каналами (чаще всего направленными вверх);
  • системой нагрева и охлаждения (водоохлаждение включают после образования корки на отливке).

Материалы для изготовления кокилей

В кокиле во время литья происходят резкие перепады температур, обусловленные технологическим процессом, что может привести к необратимым изменениям в структуре формы.

В связи с этим материалы для изготовления кокилей должны обладать следующими качествами:

  • термоустойчивость;
  • иметь высокие механические свойства;
  • быть высококачественными;
  • высокопрочными;
  • быть легкими в обработке;
  • иметь доступную цену.

На практике, для изготовления кокильных форм, чаще всего используют следующие материалы:

  • сталь низкоуглеродистая, легированная сталь и ее сплавы (Ст3, Ст10, Ст20, Ст15ХМЛ);
  • чугун, в том числе и высокопрочный (СЧ20, СЧ25, ВЧ40, ВЧ45);
  • медь и ее сплавы;
  • алюминий и его сплавы.

Стержни чаще всего изготавливают из углеродистой или легированной стали, а песчаные – из песчано-масляной или песчано-смоляной смесей. Для остальных деталей кокильных форм — поддонов, толкателей, втулок, штырей, болтов, используют в основном конструкционную сталь.

Область применения кокильного литья

Благодаря кокильному литью серийное производство не только в РФ, но и во всем мире обеспечено литыми деталями более чем на 40%, по сравнению с другими видами литья.

Методом кокильного литья получают отливки из чугуна, стали и ее сплавов, магния, алюминия и их сплавов. всевозможного назначения и веса. Из отливок вытачивают различные детали, которые широко используются в машиностроении, вагоностроении, автомобилестроении, в тракторостроении, при укладке газопроводов и т.д.

Все отрасли промышленности и машиностроительного производства используют детали, изготовленные методом кокильного литья: поршни, блоки, цилиндры, корпуса электродвигателей, щеки подшипников, фланцы, рамы, фитинги, шнеки, зубчатые колеса и множество других частей машин и механизмов.

Современная промышленность нуждается в огромном количестве деталей, большая часть из которых – литые. Они могут иметь вес от нескольких грамм до сотен килограммов.

Литье в многоразовые металлические формы – кокили, является одним из самых прогрессивных и эффективных видов литья, так как они могут выдерживать от нескольких наливов до десятков тысяч использований (изготовление деталей из алюминия).

Возможность модернизации, механизации и автоматизации кокильного литья позволяет полностью покрыть дефицит литых изделий в промышленности и свести к минимуму использование тяжелого ручного труда.

Литье в кокиль: технология, преимущества, недостатки, изготовление

Процесс литья в кокиль

Перед началом литья в кокиль металлического расплава необходимо выполнить операции технологического процесса по подготовке его к работе. Эта работа выполняется в несколько этапов.

  1. Поверхности кокиля и место стыков полуформ необходимо очистить от загрязнений, коррозии, масел.
  2. Выполняют проверку подвижности перемещающихся деталей, точность их установки и надежность крепления на местах для этого предназначенных.
  3. На этом этапе поверхности формы смазывают огнестойкими материалами. В этом качестве применяют специальные краски и смазки.

Технологический процесс литья в кокиль

Веществ, которые применяют при облицовке кокиля, зависят от марки заливаемого состава. Толщина покрытия зависит от необходимой скорости охлаждения отлитой заготовки. То есть, чем больше слой наносимой облицовки, тем заготовка будет медленнее охлаждаться. Огнестойкий слой призван решить еще одну задачу в процессе этого литья – обеспечить сохранность формы от скачка температуры во время заливки металла, а также оплавления ее частей и их схватывания с расплавом. В состав огнеупорной облицовки могут входить следующие материалы – кварц, глина, жидкое стекло, графит.

Процесс отлива в кокиль

Перед началом заливки металла форму прогревают до температуры порядка 200 градусов. Эта температура определяется маркой заливаемого металла и габаритов отливки.

Конструктивные особенности кокиля

Кокиль для литья – это многооборотная форма, изготавливаемая из металла. Несмотря на то что в такие формы могут использовать для получения отливок разных форм, их принципиальная конструкция одинакова. В состав кокиля для литья входят полуформы, плита, различные вставки и литейные стержни. С помощью последних, происходит формирование отливки. Для его центрирования и соединения применяют штыри. Непосредственно перед началом заливки полуформы фиксируют с помощью специальных замков. Металлический расплав подают в форму через систему литников.

Читать еще:  Состав литейной формы

Литье в металлические формы (кокиль)

По мере заполнения кокиля излишки воздуха выводятся через воздуховодные каналы.

В литейном производстве применяют и другой вид форм – их называют вытряхными. Эти формы отличаются тем, что они неразъемные и применяются для отливок простой формы.

Процесс изготовление кокиля и используемые материалы

При изготовлении кокилей проектировщик должен руководствоваться марками сплава, которые будут заливаться в изготавливаемую форму. Разумеется, он должен учитывать и размер деталей, получаемых в результате литья в эту оснастку.

Так, при изготовлении деталей с небольшими габаритами из цветных металлов, чугуна и некоторых других материалов рекомендуется использовать для производства литейных форм серые чугуны 20 или 25. Для производства кокилей применяют и другие виды материалов. Надо отметить, что чем прочнее материал, например, сталь 15Л, тем выше стойкость формы. Для определенных марок металла формы производят из алюминия, но перед эксплуатацией этих кокилей рабочие поверхности анодируют.

Производство кокилей выполняют на оборудовании объемной штамповки. Но современное оборудование, работающее под управлением компьютера, например, токарно-фрезерный центр позволяет производить особо точные формы.

Преимущества и недостатки литья в кокиль

Литье этого типа, как и многие технологические процессы, обладают и преимуществами, и недостатками. Можно сравнить литье в кокильную оснастку с литьем в песчаные формы.

К основным преимуществам можно отнести то, что литье в металлические формы отличается от всех остальных качеством получаемых деталей, в частности, точностью. Применение песочных стержней позволяет выполнять отливки сложной формы.

Использование металлических кокилей позволяет повысить производительность труда на литейном производстве. Это обусловлено тем, что из производства исключены такие операции, как приготовление литьевой смеси, и чистки отливок.

Использование такого типа литья позволяет уменьшить припуски на дальнейшую механическую обработку. Такой подход позволяет снизить себестоимость готового изделия.

Такое свойство кокилей, как оборачиваемость позволяет механизировать процессы литья и последующей обработки отливок. Например, операция сборки этой оснастки может быть легко автоматизирована. Кроме того из процессов исключены факторы, которые могут отрицательно сказаться на качестве отливок, например, газопроницаемость смеси. Автоматизация литейных процессов регулировать технологические режимы литейных процессов, что приводит к изменению характера труда оператора литейного комплекса и повышению его безопасности.

Между тем при множестве достоинств литье этого класса имеет и ряд недостатков.

Кокиль обладает высокой стоимостью, это является следствием его конструктивной сложности и и высокой трудоемкости производства. Особенно это относится к оснастке, в которые отливают детали сложной геометрической конфигурации.

Литейная оснастка такого типа имеет ограниченную стойкость. Стойкость оснастки определяется количеством качественных отливок. При снижении качества, его просто направляют в утилизацию. Стойкость – это ключевой экономический показатель литья. Над повышением стойкости форм этого класса работают производители и проектировщики оборудования для литья в формы этого типа по всему миру.

Литье сплава в кокиль

Интенсивность охлаждения отливок в кокиле существенно выше, чем в песчаных или земляных оснастках. Это приводит к тому, что ограничена возможность изготовления отливок с тонкими стенками.

Поскольку эти оснастки не обладает достаточной податливостью – это может привести к появлению в отлитых деталях внутренних напряжений. Которые потом устраняют с помощью термообработки.

Область применения

Кокильное литье широко используют для производства отливок из черных и цветных металлов. На автоматизированном оборудовании, предназначенном для этой обработки металлов допустимо литье алюминия в кокиль, но при этом вес отливки не должен превышать 30 кг.

На неавтоматизированном оборудовании допустимо литье чугуна в кокиль, при этом масса отливки не должна превышать 12 тонн.

Этапы литья в кокиль

Сложно найти промышленную отрасль, в которой не применяют литье в кокиль. Эта технология позволяет изготавливать широкий круг деталей из различных металлов. Например, на электротехнических заводах их применяют для отливки деталей электрических машин, на предприятиях, которые выпускают силовые установки для автомобилей, эту технологию применяют для производства головок блока цилиндров или картеров защиты.

Кокильная литейная машина

Практика показывает, что чаще всего литье этого типа применяют в отношении алюминия и его сплавов. На втором месте стоит чугун и на третьем сталь.

ЛИТЬЕ В КОКИЛЬ

Особенность литья в кокиль состоит в многократном использовании металлической формы (кокиля). Высокая прочность материала метал­лической формы позволяет более точно выполнять рабочие полос­ти формы, что обеспечивает высокое качество литой поверхности. Благодаря высокой теплопроводности формы отливка быстро затвер­девает.

К числу преимуществ литья в кокиль относится также резкое (по сравнению с литьем в песчаные формы) сокращение механической обработки отливок, сокращение (а во многих случаях и полное исклю­чение) расхода формовочных материалов.

К недостаткам технологии относятся высокая стоимость металличе­ской формы, плохая заполняемость тонкостенных отливок с поднутре­ниями, опасность возникновения трещин на отливках.

Металлическая форма (рис. 9.10) обычно состоит из двух полуформ 5, которые фиксируются штырями (фиксаторами) 3 и перед заливкой металла закрепляются замками 4. Питание отливки осуществляется прибылями ;, вентиляция формы происходит через выпоры 2 и специ­альные вентиляционные пробки.

Применяют и неразъемные металлические формы — так называе­мый вытряхной кокиль (рис. 911).

Перед заливкой на рабочую поверхность формы наносят слой огне­упорного покрытия, который предохраняет форму от резкого терми­ческого удара при заливке и от опасности схватывания металла отливки

В состав огнеупорного покрытия при изготовлении стальных и чугунных отливок входят: пылевидный кварц, графит, огнеупорная глина, жидкое стекло. Для медных сплавов применяется графитовый порошок, замешанный на вареном масле или на его аналогах. Для алюминиевых сплавов используют окись цинка, прокаленный асбест в смеси с жидким стеклом, для магниевых — тальк, борную кислоту и жидкое стекло.

Затем форму подогревают до температуры не ниже 200 ° С. Темпе­ратура подогрева зависит от состава заливаемого сплава и толщины

Основное требование, предъявляемое к материалу формы,— высо­кая стойкость к термическому удару, возникающему при заливке металла. Формы для стальных и чугунных отливок изготавливают из легированного чугуна, для алюминиевых и магниевых — из серого перлито-ферритного чугуна.

Одной из разновидностей рассматриваемой технологии является литье в облицованный кокиль (литье в металлопесчаные формы), которое лишено недостатков оболочкового и кокильного литья, но совмещает в себе их достоинства.

Облицованный кокиль обладает высокой трещиностойкостью, по­датливостью. Он обеспечивает высокую точность отливки. Расход до­рогостоящего формовочного материала минимален по сравнению с оболочковым литьем.

Для изготовления облицованной металлической формы (рис. 9.12) в пространство между рабочей поверхностью кокиля и металли- ? ческой модели отливки пескострельным способом вдувается плакиро­ванная песчано-смоляная смесь (2,5—3% пульвербакелита). За счет тепла кокиля и модели, нагретых до 200—220°С, происходит упроч-

нение смеси и образование облицовки обычно толщиной 3—5 мм. Полости в отливках выполняют при помощи обычных или оболочковых стержней.

Считается, что литье в кокиль экономически целесообразно при серийном и массовом производстве. Поэтому для художественного литья технология малоперспективна. Этим методом, очевидно, стоит изготавливать литые изделия простой конфигурации при большой потребности в них.

9.5.ЛИТЬЕ ПО ГАЗИФИЦИРУЕМЫМ МОДЕЛЯМ

Читать еще:  Литейный чугун это

В отличие от других методов литья, предусматривающих удаление модели перед заливкой металла тем или иным способом, при литье по газифицируемым моделям (моделям из пенопласта) могут быть созданы условия, позволяющие не удалять модель из формы перед заливкой. В некоторых случаях модели из пенопласта перед заливкой металла удаляются из формы путем выжигания, возгонки, растворения и т. д.

Благодаря сравнительной простоте механической обработки поли­стирола и изготовления моделей из этого материала литье по газифи­цируемым моделям нашло применение для изготовления художест­венных отливок. Эту технологию целесообразно использовать, когда необходимо изготовить единичный экземпляр несложной по конфигу­рации отливки, например фирменной доски, различных накладок с простым орнаментом и т. п.

Для изготовления моделей используют гранулы полистирола, кото­рые готовят путем полимеризации стирола с одновременным введением в состав гранул низкокипящих компонентов. Это позволяет в дальней­шем при нагреве гранул до 80—100 °С получить пористый полистирол.

Выпускаемый отечественной промышленностью суспензионный по­листирол имеет следующие характеристики:

Содержание мономера, % . 0,25—1,0

Содержание порообразователя, % . 4,0—4,5

Насыпная плотность, г/л . 20,0—50,0

Гранулометрический состав (остаток на сите № 1),% . . 10,0—50,0

Одной из важных характеристик гранул суспензионного полисти­рола, определяющей его свойства и режим переработки, является молекулярная масса. С увеличением молекулярной массы повышается механическая прочность и теплостойкость полистирола. Молекулярная масса может составлять от 30 000 до 60 000.

Для изготовления литейных моделей гранулы полистирола, как правило, подвергаются предварительному подвспениванию — нагреву, который сопровождается ростом гранул. Предварительным процесс называют потому, что его прерывают и продолжают в дальнейшем при оформлении моделей в пеноформах. При вторичном нагревании гра­нулы, расширяясь, заполняют все промежутки и пустоты в пеноформе и спекаются между собой под влиянием возникшего давления. В каче­стве источника нагрева используются горячая вода, водяные растворы солей, паровоздушная смесь, токи высокой частоты, горячий воздух.

Изготовление литейных моделей методом вспенивания в пеноформах осуществляется в основном при серийном и массовом производстве.

При индивидуальном производстве модели изготавливают путем меха­нической обработки плит и блоков, поставляемых промышленностью.

Механическая обработка пенополистирола может производиться на деревообрабатывающем оборудовании. Пенополистирол хорошо обра­батывается проволокой, нагреваемой электрическим током.

Соединение отдельных элементов литейных моделей осуществляет­ся склеиванием, сваркой и спеканием токами высокой частоты.

Применяются различные клеи, которые не разрушают полистирол, не влияют на газификацию модели и на химический состав металла, а также легко выгорают.

Формовка моделей может осуществляться различными способами: трамбованием, встряхиванием, вибрацией. При этом используют пес-чано-глинистые, жидкостекольные, самотвердеющие, цементные сме­си. Одним из преимуществ рассматриваемой технологии является воз­можность формовки в сухой песок, не содержащий связующего. При этом целостность формы сохраняется за счет того, что песок удержи­вается металлом, замещающим в форме модель, и парами стирола, которые, проникая в форму, скрепляют между собой частички песка.

При заливке металла пенополистирол вначале быстро расплавляет­ся, затем газифицируется и воспламеняется. Горение паров стирола сопровождается выделением копоти и продуктов разложения модели. При литье в закрытую форму, т. е. без доступа воздуха, горение не происходит. Пенополистирол только плавится и газифицируется, а пары стирола, проникая в форму, конденсируются в ней.

К числу недостатков литья по газифицируемым моделям кроме выделения сажи и паров стирола можно отнести науглероживание отливок. Так, в отливках из стали 40 с толщиной стенок 106 мм концентрация углерода на глубине 4 мм может достигать 0,8%.

9.6. ЛИТЬЕ НА ЗАМОРАЖИВАЕМОМ СВЯЗУЮЩЕМ

Одним из прогрессивных методов художественного литья, который еще не нашел широкого применения, но обладает рядом преимуществ перед другими технологиями, является изготовление литых изделий в керамических оболочках на замораживаемом связующем в виде водной суспензии.

Технология изготовления литейных форм путем предварительного замораживания водной суспензии основана на известном явлении ко­агуляции гидрозолей оксидов металлов при охлаждении до температур ниже точки замерзания. Суспензия состоит из твердых частичек крем­незема с гидратированной поверхностью и свободной воды (рис. 9.13, а)

Замораживание включает две стадии.

На первой стадии происходит замораживание свободной воды. В процессе роста кристаллов льда происходит сжатие твердой фазы. В результате формируется структура коагуляционного типа. Твердые частицы находятся в дальнем взаимодействии. Их сближению препят­ствует расклинивающее действие гидратных оболочек. Замораживание носит обратимый характер: при нагревании система возвращается в жидкое состояние.

Вторая стадия начинается с момента достижения системой темпера­туры замерзания воды, входящей в состав гидратных оболочек. Вымо­раживается главным образом вода, адсорбированная физически, и вода

гидроксильных групп, связанных водородной связью. Это снижает расклинивающее действие гидратных оболочек. Снижение расклини­вающего действия и одновременный рост давления за счет увеличения объема замерзшей воды сближают частицы твердой фазы. Они всту­пают в ближнее взаимодействие или даже непосредственный контакт. Формируется структура конденсационного типа, неспособная к регид-ратации (рис. 9.13, б)

Изготовленная таким способом смесь после термической сушки и обжига сохраняет свою форму и размеры.

Технологический процесс состоит из следующих операций: приго­товление суспензии (шликера), подготовка модельной оснастки, запол­нение оснастки суспензией, замораживание керамической оболочки, отделение керамической оболочки, сушка и прокаливание оболочки.

Суспензию готовят двумя способами — мокрым помолом огнеупор­ного материала или смешением мелкодисперсного огнеупора в гидро­золе диоксида кремния.

Мокрый помол производится в шаровых мельницах. В результате помола происходит гидратация свежеобразованных поверхностей ог­неупора, намол коллоидных фракций и частичное растворение крем­незема в воде.

Смешение желательно проводить в быстроходных смесителях.

При литье на замораживаемом связующем используется огнеупор­ный материал, применяемый при литье по выплавляемым моделям. Гидрозоль SiCb должен содержать не менее 10% твердой фазы (гидро­золь производит химический завод им. Карпова в г. Менделеевске).

Керамические оболочки изготавливают или неразъемными по ледя­ным моделям, или в постоянных пресс-формах.

Постоянные пресс-формы предварительно охлаждают до темпера­туры —25. —35 °С. Материалом пресс-формы может служить алюми­ниевый сплав Д16. По конструкции предпочтительны массивные пресс-формы с внешним постоянным теплообменником.

Охлажденную модельную оснастку заполняют суспензией свобод­ной заливкой или под избыточным давлением. Второй вариант реали­зуется на установках вакуумного всасывания, с поршневым давлением или с низким газовым давлением.

Замораживание производится в пресс-форме при температуре не выше —20° С. При этом должны соблюдаться условия направленного затвердевания, поскольку суспензия при замерзании увеличивает свой объем на 3—4 %.

Ледяные модели вытапливают в потоке нагретого осушенного воз­духа при температуре не выше 200 ° С.

После удаления модели керамическая оболочка поступает в печь для сушки и прокаливания. При загрузке оболочки температура в печи должна быть не выше 500 ° С. Затем оболочка нагревается с печью до температуры 800—9ОО°С, выдерживается при этой температуре при-

близительно в течение часа, после чего охлаждается в печи до 300— 400 «Си далее на воздухе.

На рис. 9.14 показаны отливки, изготовленные по данной технологии.

Литьем в керамических оболочках на замораживаемом связующем можно изготавливать мелкие ювелирные отливки массой несколько грамм и более тяжелые отливки — массой до 10 кг.

Основные преимущества технологии — экологическая безопас­ность, относительная простота и дешевизна литейных материалов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector