• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Тема 10.3 Литво по виплавлюваних моделях

1. Особливості процесу литва по виплавлюваних моделях.

2. Модельні суміші.

3. Технологія виготовлення виплавлюваних моделей.

4. Виготовлення керамічних форм.

5. Заливка форм. Вибивка і очистка відливок.

Особливості процесу литва по виплавлюваних моделях

Суть способу: відливки отримують шляхом вільної заливки металу у разову нероз’ємну керамічну оболонку зі спеціальної вогнетривкої суміші, виготовлену по разовій моделі, яка після виготовлення форми виплавляється, випалюється або розчиняється.

Рисунок 70. Схема технологічного процесу виготовлення відливок по виплавлюваних моделях в умовах крупносерійного і масового виробництва: а – запресовка модельної суміші в прес-форму; б – складання моделей у блок; в – нанесення вогнетривкої суспензії; г – обсипка піском; д – виплавка моделей у гарячій воді; е – заформовування і прожарювання керамічної оболонки; ж – заливка заформованої оболонки металом; з – відокремлення ливникової системи.

Етапи технологічного процесу (рис.70):

1. Виготовлення моделей у прес-формах.

2. Складання моделей у блоки.

3. Почергове нанесення на поверхню модельного блоку вогнетривкої суспензії і сухого зернистого матеріалу з підсушкою кожного шару (до 4-6 шарів і більше).

4. Видалення моделі з керамічної оболонки шляхом розчинення або виплавки гарячою водою, гарячим повітрям.

5. Заформовування оболонки в сухому кварцовому піску в стальних контейнерах.

6. Прожарювання в печах при температурі 900-1000^оС.

7. Заливка форми металом.

8. Охолодження відливки, видалення оболонки із зовнішніх поверхонь відливки і вилуговування з внутрішніх порожнин.

9. Відокремлення ливникової системи, термічна обробка, контроль.

Область застосування: для отримання відливок складної конфігурації з товщиною стінок до 0,5мм, масою від декількох грамів до 500кг з будь-яких типів сплавів при серійному і масовому виробництві. Спосіб практично незамінний для художнього литва.

Переваги способу:

- отримання відливок високої точності (модель без знаків, форма нероз’ємна);

- мінімальна шорсткість поверхні відливок (наповнювач суспензії – пиловидний), що в ряді випадків усуває обробку різанням;

- можливість отримання деталей із сплавів, які не піддаються механічній обробці;

- отримання тонкостінних відливок (оболонки заливаються в гарячому стані).

Недоліки способу:

- велика вартість литва (в 3-10 разів більше, ніж для інших способів литва);

- велика тривалість;

- складність механізації і автоматизації.

Модельні суміші

Виплавлювані моделі виготовляють з легкоплавких матеріалів: парафіну, стеарину, буровугільного воску, церезину, торф’яного бітуму, каніфолі, поліетилену, полістиролу та ін.

Модельні суміші повинні мати такі властивості:

- температура плавлення – 60-100^оС, температура початку розм’якшення вище температури робочого приміщення на 35-45^оС;

- мінімальна і стабільна лінійна усадка;

- мінімальне об’ємне і лінійне розширення;

- хороша рідкотекучість;

- достатня міцність і твердість;

- мінімальна зольність;

- хімічна інертність до матеріалу прес-форми і оболонкової форми;

- не виділяти шкідливі пари при нагріві;

- не прилипати;

- можливість багаторазового використання;

- добра змочуваність облицювальною сумішшю;

- доступність і дешевизна.

Застосовують більше 200 типів модельних сумішей. Їх ділять на:

1) Виплавлювані легкоплавкі – для виготовлення моделей дрібних відливок середньої складності.

ПС50-50 (50% парафіну, 50% стеарину);

ПС70-30 (70% парафіну, 30% стеарину);

Р-3 (парафін, церезин, буровугільний воск, кубовий залишок);

ПЦ (парафін, церезин);

ПСБ50-30-20 (50% парафіну, 30% стеарину, 20% буровугільного воску).

2) Виплавлювані тугоплавкі – для тонкостінних і крупногабаритних відливок з підвищеною точністю і чистотою поверхні.

КПсЦ50-30-20 (50% каніфолі, 30% полістиролу, 20% церезину).

3) Розчинні (технічна сечовина + борна кислота).

КбБк98-2 (98% технічної сечовини, 2% борної кислоти). Застосовують для стержнів, що виконують складні порожнини.

Найчастіше модельні суміші виготовляють в термостатах. Робочий бак знаходиться в резервуарі, заповненому водою, маслом, гліцерином тощо. Зовні резервуар обігрівається електричною спіраллю. Перед завантаженням в термостат початкові матеріали повинні бути очищені. Їх завантажують в порядку підвищення температури плавлення. Розплавлену суміш перемішують і витримують 15-20 хвилин для осадження забруднень. Потім випускають з термостату і проціджують. Легкоплавкі суміші перемішують у лопатних, поршневих, шнекових мішалках для охолодження до пастоподібного стану і насичення повітрям, що необхідно для зменшення усадки. Готова суміш подається у збірник, звідки поступає на ділянку виготовлення моделей.

Технологія виготовлення виплавлюваних моделей

Виплавлювані моделі виготовляють в прес-формах. Прес-форми виготовляють з:

- сталі Ст3 і сталі 45 – в масовому виробництві;

- алюмінієвих, свинцево-сурм’яних сплавів, гіпсу, епоксидних смол, гуми, твердих порід дерева – в серійному і дрібносерійному виробництві.

Прес-форми виготовляють обробкою різанням, литвом по моделі-еталону, електролітичним нанесенням металу на модель-еталон.

Будь-яка прес-форма складається мінімум з двох матриць. Отвори виконують з допомогою металічних стержнів. Розміри робочої порожнини прес-форми враховують усадку моделі, металу відливки і деформацію форми при прожарюванні, вони повинні мати точність на 2 класи вище, ніж розміри відливки, а шорсткість поверхні робочої порожнини повинна бути Ra 0,63-0,32.

Для виймання моделі з прес-форми без пошкоджень треба правильно вибрати роз’єм, нахили (не менше 0,5^о) і штовхачі.

Прес-форму заповнюють вільною заливкою розплавленої модельної суміші; запресовкою пастоподібної модельної суміші; заливкою і запресовкою під високим тиском.

Основний спосіб – запресовка пастоподібної модельної суміші в прес-форму (забезпечує кращу точність і чистоту поверхні моделей). Для цього використовують установки, на яких приготування пасти і запресовка її в прес-форми виконується автоматично.

Перед запресовкою прес-форма охолоджується, змащується трансформаторним маслом, щоб модель не прилипала. Після запресовки модель витримують в прес-формі до повного охолодження. Часто використовують водяне охолодження прес-форм. Потім модель виймається, оглядається на предмет дефектів. Одночасно виготовляють моделі елементів ливникової системи – стояка і ливникової чаші. Потім моделі збирають в блоки («ялинки»): декілька моделей приєднують до одного спільного стояку. У дрібносерійному виробництві складання в блоки виконується пайкою модельним складом з допомогою електропаяльників, в масовому виробництві - на спеціальних установках.

Виготовлення керамічних форм

Оболонкова форма повинна бути:

- міцною;

- податливою;

- газопроникною;

- хімічно інертною до металу відливки;

- легко руйнуватися після охолодження відливки.

Процес виготовлення керамічних форм включає:

- підготовку матеріалів;

- отримання оболонкової форми на поверхні моделі;

- виплавка моделі з оболонки;

- формовка оболонкової форми у наповнювачі;

- прожарювання форми.

Для сухої обсипки застосовують кварцові піски, мелений шамот.

Для приготування рідкої суспензії застосовують в якості вогнетривких наповнювачів пиловидний кварц, електрокорунд, плавлений кварц, циркон та ін., в якості зв’язуючого – етилсилікат (суміш ефірів кремнієвих кислот ((C₂H₅O)₄Si), що містять 28-45% SiO₂ .

Пиловидний кварц і кварцовий пісок завчасно промивають водою для видалення глини і прожарюють при температурі 950^оС протягом 3 годин.

Для надання етилсилікату зв’язуючих властивостей його піддають гідролізу, який проводять у пропелерних мішалках – гідролізерах. В гідролізер наливають воду, спирт (розчинник), соляну кислоту (каталізатор), перемішують 1-2 хвилини. Потім при перемішуванні поступово вливають етилсилікат і перемішують, доки розчин не охолоне (при реакції гідролізу виділяється теплота). В результаті реакції утворюється золь кремнієвої кислоти, при сушці золь переходить в гель, який забезпечує твердіння вогнетривкої суспензії (при прожарюванні залишається полімер SiO₂).

Вогнетривку суспензію приготовляють у спеціальній мішалці. В бак мішалки завантажують пиловидний кварц і гідролізований етилсилікат, перемішують до повного видалення бульбашок повітря, перевіряють в’язкість суспензії віскозиметром (30-50 с).

На модельний блок вогнетривку суспензію наносять зануренням, потім блок виймають із суспензії, опускають у піскосип і здійснюють обсипку сухим кварцовим піском для армування обмазки. Таким чином наносять 3-5 шарів. Кожний шар підсушують в сушильних шафах 2-2,5 години. Для першого шару використовують дрібнозернистий пісок, для наступних шарів – крупніший.

Потім видаляють модельну суміш з отриманої таким чином керамічної форми виплавлянням у гарячій воді, у гарячому повітрі, у гарячій модельній суміші.

Для легкоплавких модельних сумішей застосовують гарячу воду. Занурюють оболонки на декілька хвилин у ванну з гарячою водою (t = 80-90^оС), виплавлена суміш збирається на поверхні води, періодично видаляється для повторного використання.

Для тугоплавких матеріалів застосовують гаряче повітря.

Виплавка у розплавленій модельній суміші зміцнює керамічну оболонку, захищає її від руйнування.

Після виплавки моделей формують оболонкові форми у жаростійкій опоці. Встановлюють оболонки вертикально, закривають стояк, з бункеру насипають сухий кварцовий пісок, потім прожарюють форму в печах при температурі 900-1000^оС протягом 2-3 годин.

Заливка форм. Вибивка і очистка відливок

Заливку форм здійснюють в гарячу форму після виймання з печі для прожарювання.

Температура форми – 850-900^оС при заливці сталі,

600-800^оС при заливці мідних сплавів,

300-400^оС при заливці алюмінієвих сплавів.

Після охолодження форм відливки вибивають поворотом опок на 180^о, щоб висипався наповнювач. Відокремлення ливників здійснюють на вібраційних установках, на обрізних штампах, дисковими пилами, фрезами, на шліфувальних верстатах, газовою і анодно-механічною різкою.

Сколювання керамічних оболонок із зовнішніх поверхонь виконується механічним шляхом – вібраційним, піскоструминним, гідропіскоструминним та іншими способами.

Для видалення кераміки з внутрішніх порожнин здійснюють вилуговування: у нагріту до 150^оС ванну з 50% розчином КОН занурюють відливки у корзинах. Оболонка взаємодіє з лугом і руйнується на протязі 30-40 хвилин. Потім відливки промивають і висушують. Зачищають залишки ливників на наждачних або зачисних верстатах.

Відливки піддають термічній обробці (нормалізації) для подрібнення зерен в печах із захисною атмосферою, щоб через окислення не погіршилась точність відливки.

Існує різновид способу – отримання відливок на основі пінополістиролових випалюваних моделей, які виготовляють в прес-формах. Перед заливкою металу моделі випалюють з форми.

Застосовують автоматичні лінії (рис.71) для виробництва відливок по виплавлюваних моделях. До складу лінії входять: агрегати приготування вогнетривкого покриття, установка приготування модельної суміші, автомати виготовлення модельних ланок, автомати обмазки і обсипки моделей, камера сушки, ванна для виплавки моделей з форм, агрегати формовки, заливки і охолодження, автомати відокремлення кераміки від відливок і відливок від стояків, агрегати вилуговування і печі для нормалізації. Всі агрегати лінії зв’язані спеціальними конвеєрами. Метал для заливки форм плавлять в індукційних печах.

Рисунок 71. Комплексно-автоматизований цех литва по виплавлюваних моделях.

Контрольні питання:

1. Суть і область застосування способу литва по виплавлюваних моделях.

2. З яких етапів складається технологічний процес виробництва відливок по виплавлюваних моделях?

3. Переваги і недоліки способу литва по виплавлюваних моделях.

4. *Які модельні суміші застосовують для литва по виплавлюваних моделях та як їх приготовляють?

5. *З яких матеріалів виготовляють прес-форми для литва по виплавлюваних моделях та які особливості їх конструкції?

6. Описати отримання виплавлюваної моделі у прес-формі.

7. Які операції процесу виготовлення керамічної форми при литві по виплавлюваних моделях?

8. *Які матеріали застосовують для виготовлення керамічної форми при литві по виплавлюваних моделях?

9. *Як і для чого виконують гідроліз етилсилікату?

10. Як приготовляють вогнетривку суспензію?

11. Яким чином отримують шар вогнетривкого покриття на виплавлюваній моделі?

12. Якими способами можна видалити модель з оболонки?

13. Як готують керамічну оболонку до заливки?

14. Як вибивають відливки з форм та видаляють керамічну оболонку із зовнішніх і внутрішніх поверхонь відливки?

15. **Вміти вибирати матеріал для виготовлення модельної суміші та спосіб заповнення ним прес-форми.

Література: 1, с.342-354, 2, с.248-250.

Тема 10.4 Відцентрове литво

1. Суть способу, область застосування, переваги і недоліки.

2. Особливості кристалізації металу.

3. Розрахунок частоти обертання форм.

4. Види виливниць для відцентрового литва.

5. Машини для відцентрового литва.

Суть способу, область застосування, переваги і недоліки

Суть способу – вільна заливка рідкого металу у форму, яка обертається, при цьому заповнення форми металом і твердіння відливки здійснюється під дією відцентрових сил.

Форма може обертатись навколо вертикальної, горизонтальної, похилої осей і одночасно навколо горизонтальної і вертикальної осей.

Відцентрове литво застосовують для отримання відливок, що мають форму тіла обертання – труб, втулок, кілець, гільз, а також для отримання фасонних виробів – шестерень, турбінних дисків тощо.

Різновиди процесу:

- отримання відливок – тіл обертання з центральним отвором циліндричної форми (втулки, труби), при цьому вісь відливки співпадає з віссю обертання форми (рис.72);

- центрифугування – отримання фасонних відливок при обертанні форми навколо вертикальної осі, заповнення розплавом здійснюється через вертикальний стояк і горизонтальні живильники, форма при цьому піщана або керамічна (рис.73).

Відцентровим способом можна отримувати відливки з чавуну, сталі, алюмінієвих, мідних, титанових сплавів та ін.

Рисунок 72. Схема отримання відливок способом відцентрового литва на машинах з горизонтальною (а) і вертикальною (б) осями обертання: 1 — ківш; 2 — жолоб; 3 — форма; 4 — відливка; 5 — шпиндель.

Переваги способу:

1) При литві порожнистих циліндрів не потрібні стержні для утворення отворів, тому що розплав під дією відцентрової сили відтісняється до стінок форми.

2) Не потрібні ливникові системи для отримання порожнистих відливок.

3) Отримання відливок без газових, усадочних дефектів, шлакових і неметалічних включень, тому що гази, шлаки і неметалічні включення, будучи легшими за метал, витісняються до внутрішньої поверхні відливки.

4) Покращується заповнення форми, тому можна отримувати відливки з тонкими стінками, чітким рельєфом, а також із сплавів з пониженою рідкотекучістю.

5) Отримання дрібнозернистої структури відливок і високих механічних властивостей (через високу швидкість охолодження в металічних формах, руйнування дендритів, що ростуть, при терті шарів металу один відносно іншого при обертанні).

6) Можливість отримання біметалічних виробів.

Недоліки способу:

1) Посилення ліквації компонентів сплаву, тому не всі сплави доцільно відливати відцентровим способом.

2) Забруднення внутрішньої поверхні відливки лікватами, неметалічними включеннями, тому призначають підвищений припуск на обробку внутрішніх поверхонь (у 2 рази більше, ніж для зовнішніх).

3) Неточність діаметру вільної поверхні відливок (необхідне точне дозування металу, що заливається).

Рисунок 73. Схема отримання фасонних відливок: а – венець шестерні: 1 – стояк; 2 – центральна порожнина форми; 3 и 4 – стержні; 5 – додаток; б – дрібні фасонні відливки: 1 – нижня півформа; 2 – верхня півформа; 3 – робоча поверхня форми; 4 – стержень.

Особливості кристалізації металу

Під дією відцентрової сили метал притискається до стінок форми, що прискорює відведення тепла, зсередини поступають порції гарячого металу, створюються умови направленого твердіння відливки від стінок форми до вільної поверхні.

Під дією відцентрової сили відливка стає щільною, з дрібнозернистою структурою (рис.74).

Більш легкі, ніж метал, шлакові, неметалічні включення, гази витісняються до вільної внутрішньої поверхні відливки. Відцентрові сили викликають ліквацію по густині елементів у сплавах (свинцевих і алюмінієвих бронзах, силумінах, чавунах). В легких сплавах важкі включення витісняються до зовнішніх шарів відливки, тому такі сплави перед заливкою рафінують. Для зменшення лікваційних процесів необхідно прискорювати охолодження форми, здійснювати повільну заливку, зменшувати кількість обертів форми.

При вертикальній осі обертання форма вільної поверхні відливки представляє собою параболоїд обертання – товщина відливки уверху менше, ніж внизу (рис.75). При невеликій висоті відливки різностінність знаходиться в межах припуску на механічну обробку. Форми з вертикальною віссю обертання застосовують для невисоких відливок без центрового стержня і фасонних відливок із застосуванням піщаних стержнів і форм.

При горизонтальній осі обертання форма вільної поверхні – циліндрична, але зі зсувом центру відносно осі обертання виливниці – шар металу внизу тонше. Але, оскільки відливка обертається, то при твердінні вона стає рівностінною. У формах з горизонтальною віссю обертання отримують порожнисті відливки типу труб, втулок, гільз, кілець.

Рисунок 74. Схема руху металу при обертанні виливниці (а) і схема кристалічної будови відливки (б): l₀ – глибина розташування усадочної пористості; стрілкою показано напрямок обертання виливниці.

Рисунок 75. Форма вільної поверхні відливки при вертикальній осі обертання.

Читайте також:

1. Безперервне литво
2. В 1569 р. між Польщею та Литвою була укладена Люблінська унія.
3. Випробування можна проводити у лабораторіях і в реальних умовах як на моделях, так і на реальних об'єктах
4. Електрошлакове литво
5. Захоплення Литвою і Польщею українських земель. Політика Гедиміна і Ольгерда.
6. Литво чавуну.
7. Розподіл і захоплення українських земель Литвою, Польщею та іншими державами
8. Розробка теорії обчислень та інших перетворень, що здійснюються в побудованих моделях, становить третю проблему — використання знань.
9. Соціально-комунікаційні технології модифікації – це проміжна стадія процесів мутації, які під час реалізації завдають вагомих змін у моделях поведінки індивідів у суспільстві.
10. Тема 7. Визначення ціни і обсягу виробництва фірмою в різних моделях ринку

Переглядів: 1990