Лиття по виплавлюваних моделях: технологія, виробничий процес достоїнства і недоліки

Anonim
Технологія лиття по виплавленої моделі розроблена з метою виливки цілої масою великих і дрібних деталей, арматури, ріжучого або хірургічного інструменту, елементів електронних і оптичних приладів. Метод часто застосовується при виготовленні комплектуючих елементів для промислового і виробничого обладнання, в художньому лиття, в авіації, важкому машинобудуванні, космонавтиці, нафтової і газової промисловості.

Гідність лиття за моделями

До позитивних якостей технологічного процесу відноситься висока точність відливу деталі до 4 класу точності з чистою поверхнею, що не вимагає додаткової обробки. Важливою особливістю методу також є можливість отримати виріб складної конфігурації, при звичайному способі виготовлення якого потрібно збірка з окремих елементів. Виготовлення виливки з твердих сплавів металу дозволяє отримати продукцію з шорсткістю поверхні до 6 класу від Rz = 20 мкм до Ra = 1, 25 мкм відповідно до вимог ГОСТ 2789-59.

Як здійснюється процес

При серійному виробництві дрібних або великих деталей розробляється ескіз і креслення вироби, виконується макет і прес-форма, підбирається матеріал з металу, гіпсу, вогнетривкої глини. Виробничий процес виконується в наступній послідовності:

  1. збірка рознімною ливарної форми;
  2. розігріта воскообразная маса легкоплавкого речовини (парафін, стеарин, віск) заливається в отвір форми під тиском 2, 5-3 атм;
  3. після охолодження заготовки з'єднуються в блоки методом пайки з ливникової системою.

Принцип лиття по виплавлюваних моделях полягає у виготовленні матеріалу на основі нероз'ємною форми, що забезпечує високу точність готового продукту. Обраний спосіб лиття допомагає отримати деталі з товщиною стінок 0, 5 мм зі сталі тугоплавкого сплаву, що не піддається механічній обробці.

Готовий продукт піддається облицюванні суспензією, до складу якої входить кварц пилової фракції і рідке скло або етилсилікат.

Облицювальна рідина, для приготування якої використовується етилсилікат [Si (OC 2 H 5) 4], який містить в складі 32 або 40% SiO 2, наноситься в кілька шарів. В процесі гідролізу суспензії бере участь етиловий спирт. Кожен наступний шар облицювання обсипається дрібним промитим піском з кварцу або порошком подрібненого маршалита, висушується, після чого цикл повторюється від 5 до 11 разів. Модельний склад витоплюється парою, гарячою водою або прогріванням.

Формування форми займає від 2 годин до 2 діб, в кінцевому результаті виходить тверда оболонка товщиною до 3 мм, після чого прес-форма переходить на ділянку виплавки моделі з форми методом розігрівання в термічному шафі при температурі +120 0 С … + 150 0 С або в гарячій воді 90 0 С. Після видалення наповнювача форма поміщається в опоку і засипається сухим порошком з кварцу, циркону, електрокорунду або магнезиту.

На наступному виробничому етапі підготовлена форма переноситься в термічну піч для випалу залишків легкоплавку маси і подальшого гарту при температурі ~ 900 0 С протягом 4 годин. Після завершення прогріву форма заповнюється розплавленим металом, залишається до охолодження, виливків видаляється з літніковойсистеми, піддається термічній обробці і фінішної очистки. Зберігають моделі в термостаті або в холодній проточній воді.

Особливістю вогнетривкої суспензії є зміна фізичного стану облицювального розчину при зміні рецептури. Якщо в підготовлену чисту суспензію ввести водний розчин лугу, то запускається процес затвердіння, завдяки якому з'являється можливість отримання основи для виготовлення рознімною керамічної форми.

Плюси відлитих деталей

Перевагою методу виробництва виробів за моделями є можливість використовувати економічно вигідну неруйнівного технологію для виготовлення номенклатури одиничної, серійної або масової продукції з високими вимогами по точності розмірів і чистоти обробки. Виплавлюваної легкоплавкие моделі для деталей дрібної форми, складної конфігурації і великих виробів виготовляються з органічних матеріалів:

  1. парафіну;
  2. церезина;
  3. стеарину;
  4. торф'яного бітуму;
  5. полістиролу;
  6. каніфолі;
  7. буровугільного воску;
  8. поліетилену;
  9. озокериту та ін.

При виборі модельного складу враховується комплекс фізичних властивостей матеріалу. Виплавлюваної моделі повинні відповідати наступним вимогам:

  1. плавкість при температурі від 60 0 С до 100 0 С;
  2. мінімальної усадкою і розширенням;
  3. гарну плинність;
  4. механічною міцністю;
  5. мінімальним показником зольності і прилипання до предметів і рукам;
  6. хімічної інертністю;
  7. екологічною безпекою;
  8. можливістю повторного використання;
  9. гарну адгезію з облицювальної рідиною;
  10. можливістю механізації і автоматизації процесу;
  11. економною витратою металу.

Технологічний процес по виплавлюваних моделях дозволяє виготовляти деталі з легованої і вуглецевої сталі, кольорового сплаву або чавуну. Методом лиття металу в оснащення виготовляється кокіль, штамп, прес-форма, стрижнева або формовочная оснащення, деталі автомобілів і стрілецької зброї. Отримання виливків в рознімної керамічної формі (шлікера) проводиться в кілька етапів:

  1. заливка в опоку суспензії;
  2. затвердіння форми;
  3. витяг отриманої моделі з півсфери;
  4. термічне прожарювання напівформи;
  5. сборка и заливка полуформ розплавленим металом.

Автоматизоване виробництво

Процес лиття по виплавлюваних формам, технологія якого адаптована під автоматичну установку, одночасно дозволяє виготовляти стояк і воронку для літніковойсистеми.

До відливок з металу державним стандартом пред'являються такі ж вимоги, як і до продукції, отриманої ще одним способом. Плавка робочого матеріалу здійснюється за заводською технологією.

Вибивання виливки проводиться після охолодження прес-форми на пневматичної установки з поворотом опоки на 180 С для видалення сипучого наповнювача. Відділення заготовки проводиться кількома способами:

  1. вібрацією на спеціальній платформі;
  2. продавлювання через обрізну форму штампа;
  3. відрізків електроінструментами;
  4. анодної і механічною різкою.

Очищення заготовок від оболонки з шлікера проводиться методом вилуговування гарячим розчином КОН. Залишкові фрагменти зачищаються інструментами зі щіткової або наждачним насадкою.

Ступінь чистоти поверхні виливки залежить від стану і конструкції прес-форми, види модельного складу, фракції кварцового піску, способу виплавлення складу і режиму прокалкі оболонок, хімічного складу виливки.

Щільність матеріалу виливки формується становищем форми на робочій платформі. Компенсацію усадки стали в процесі затвердіння забезпечує конструкція живильної системи. Точність виконання металевої виливки перевіряється оптичним компоратором. До недоліків лиття по моделі відноситься складність і тривалість технологічного процесу, висока вартість оснащення.