Кечин В.А. Селихов Г.Ф. Афонин А.Н. Проектирование и производство литых заготовок. ВГУ. 2002, 208с (934503), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Полученное огнеупорное покрытие отвердевают путемсушки на воздухе (рис. 4.5, д) или в парах аммиака. Затем на блок наносят таким же образом второй и последующий слой. Первый слой обсыпают песком,размер частиц которого 0,2…0,315 мм; последующие слои – крупнозернистымпеском.Обычно оболочковую форму получают четырех – шестикратным нанесением огнеупорного покрытия. При изготовлении крупных отливок на модельном блоке формируют более 12 слоев. После сушки последнего модель выплавляют в горячей воде или расплаве модельной массы (рис. 4.5, е).
Затем оболочковую форму подсушивают на воздухе (рис. 4.5, ж).Перед заливкой жидким металлом оболочку засыпают в опоке (рис. 4.5, з) опорным наполнителем (обычнокварцевым песком) и обжигают в печи при 800…11000С (рис. 4.5, и) для удаления остатков модельной массы , влаги, продуктов неполного гидролиза, а такжедля упрочнения оболочки спеканием.
В массовом производстве оболочки заформовывают горячим опорным наполнителем после их предварительного обжига. Толстостенные оболочковые формы заливают без опорного наполнителя.Жидкий металл заливают в горячую или охлажденную оболочковую форму (рис. 4.5, к). Ее температура при заливке стали и чугуна составляет800…9000С, сплавов на основе никеля – 900…1000 0С, меди – 600…700 0С,алюминия и магния – 200…250 0С.После охлаждения отливок их выбивают из формы на решетках.
Опорныйнаполнитель просыпается через решетку, а блок отливок (рис. 4.5, л) последальнейшего охлаждения подвергают предварительной очистке на вибрационных установках.При изготовлении мелких отливок операция предварительной очистки совмещается с операцией отделения литниковых систем. Под действием вибрации отливки отделяются от стояка по наиболее тонкому сечению – месту пережима питателя. Литниковые системы крупных отливок отделяют на металлорежущих станках и прессах, газопламенной и анодно-механической резкой.106Рис. 4.5. Схема процесса изготовления отливок по выплавляемыммоделям.При предварительной очистке и отделении отливок оболочка удаляется снаружных поверхностей отливок, но она прочно удерживается в отверстиях иподнутрениях.
Остатки керамической оболочки, составляющей до 10% от первоначального количества, удаляют при окончательной очистке. Для этого применяют обычные механические методы, а также химическую очистку в щелочной среде. Стальные и чугунные отливки выщелачивают в 45…55% - ных водных растворах NaOH или KOH, нагретых до 1500С, или в расплавах щелочейпри 5000С. Керамическая оболочка разрушается за счет взаимодействия SiO2 сощелочью, образуя силикаты натрия или калия. Для интенсификации процессавыщелачивание совмещают с механической очисткой во вращающихся галтовочных барабанах.
После выщелачивания отливки промывают в горячей воде,107затем пассивируют в водном растворе соды и сушат. При необходимости очищенные отливки подвергают термической обработке в печах с защитной атмосферой. Дальнейшую финишную обработку отливок осуществляют методамимеханической обработки.Основными компонентами огнеупорной суспензии являются жидкий связующий раствор и тугоплавкий наполнитель. В качестве связующего используют гидролизированный раствор этилсиликата (ЭТС). Последний представляетсобой смесь эфиров кремниевых кислот, которые описываются общей формулой (С2Н5О)2n+2SinOn+1, где n = 1,2,3,… ЭТС и вода не растворяются, друг в друге, поэтому реакция гидролиза протекает на границе их раздела.
Для ускорениягидролиза ЭТС и воду смешивают в быстроходных мешалках с целью диспергирования ЭТС на мельчайшие капли и увеличения поверхности его раздела сводой, на которой протекает реакция гидролиза. При использовании спирта илиацетона, в которых растворяются и ЭТС и вода, реакция гидролиза идет повсему объему, поэтому допустимо менее интенсивное перемешивание. Для ускорения гидролиза вводят катализатор HCl.При гидролизе этоксильные группы C2H5O частично замещаются гидроксильными. Этот процесс сопровождается поликонденсацией – укреплениеммолекул.
Сшивка более простых молекул в сложные с образованием линейныхи сетчатых структур происходит через гидроксильные группы:- Si – O – H + H – O – Si - = - Si – O – Si - + H20.При гидролизе малым количеством воды связывающий раствор имеетсвойства кремнийорганического полимера. Он отверждается в атмосфере влажного аммиака; при этом завершается реакция гидролиза, этоксильные группыполностью замещаются гидроксильными с образованием поликремневых кислот n SiO2(n+1) H2О. Рост этих молекул приводит к увеличению вязкости раствора и образованию силикозоли. При высушивании и обжиге она сначала превращается в гель, а затем в твердый кремнезем SiO2.
Выход SiO2 из исходногоЭТС марки 40 составляет 40%, а из связывающего раствора должно быть ниже12 – 16%. Поэтому требуемую концентрацию SiO2 получают при разбавлениисвязующего раствора в процессе гидролиза или после него органическими растворителями (спиртом, ацетоном) или водой.С увеличением расхода воды на гидролиз возрастает доля этоксильныхгрупп, замещенных гидроксильными на этапе приготовления связывающегораствора, поэтому при большом расходе воды сразу образуются золи кремниевых кислот.
Такое связующее отличается малой живучестью, оно быстро отверждается на воздухе при незначительной влажности.Огнеупорную суспензию готовят двумя способами. По первому (раздельному) способу вначале получают связывающий раствор, а затем в него добавляют тугоплавкий наполнитель и перемешивают в течение 40…60 мин. По второму (совмещенному) способу связывающий раствор и суспензию готовят одновременно в одном реакторе. В качестве тугоплавкого наполнителя использу-108ют пылевидный кварц или электрокорунд.
Их расход составляет соответственно 2,4…2,7 и 2,6…3 кг на 1 кг связывающего раствора.4.3.2. Технико-экономические показатели процесса ЛВМПрименение способа литья по выплавляемым моделям (ЛВМ) обеспечивает возможность изготовления из любых литейных сплавов фасонных отливок, втом числе сложных по конфигурации и тонкостенных, с шероховатостью поверхности от Rz=20 мкм до Ra=1,25 мкм (ГОСТ 2789-73) и повышенной точностью размеров (до 8-10-го квалитетов по ГОСТ 25347-82 или до 3 – 5 –го классов точности по ГОСТ 26645-85).С помощью ЛВМ получают отливки, максимально приближенные по форме и размерам к готовой детали, а в ряде случаев не нуждающиеся в обработкерезанием. В результате значительно снижающихся трудоемкости и стоимостиизготовления изделий, сокращается расход металла и инструмента, потребностьв производственных площадях, станочном оборудовании и приспособлениях,уменьшаются энергоемкость производства, а также потребность в рабочихстаночниках высокой квалификации.Применение ЛВМ позволяет проектировать сложные тонкостенные детали(с толщиной стенки 1 мм и меньше), объединять отдельные детали в компактные цельнолитые узлы, уменьшая массу и габаритные размеры изделий, создавать конструкции (например, охлаждаемые лопатки ГТД со сложными лабиринтными полостями газового тракта), невыполнимыми какими-либо другимиметодами обработки.Применение высокоогнеупорных и термостойких материалов для изготовления оболочек форм, пригодных для нагрева до температуры, превышающейтемпературу плавления литейного сплава, и быстрого охлаждения без деформации и разрушения, позволяет эффективно использовать методы направленной кристаллизации, получать высоко герметичные отливки массой до 300 кг,формировать транскристаллическую структуру и получать монокристаллические изделия.ЛВМ используют в различных отраслях машиностроения и приборостроения, особенно в таких, как производство летательных аппаратов, автомобилей,сельскохозяйственных машин, электронных приборов, гидромашин, различныхвидов военной техники.
Это определяется гибкостью технологии ЛВМ, многочисленностью вариантов. Каждый из этих вариантов наиболее эффективен вопределенных условиях производства, при разных его масштабах и требованиях к качеству отливок.Основным требованием к технологии ЛВМ является получение отливок сминимальными затратами на их изготовление, включая последующую обработку резанием. Поэтому при принятии решения об изготовлении той или иной детали литьем по выплавляемым моделям или при переводе на этот вид литья деталей, ранее изготавливающихся из поковок, штамповок или проката, необходимо оценить технологичность отливки, т.е. возможность при минимальных за-109тратах изготовить отливку с высокими (заданными) показателями по точности,шероховатости и структурно-механическим свойствам.Точность размеров отливок оценивают обычно по отклонению действительного размера от номинального, т.е.
по полным полям рассеяния размеров,зависящим от допусков на размеры полости пресс-форм, колебания усадки модельной композиции и расплава металла, свойств оболочки формы.Погрешности подразделяют на систематические и случайные. К первымотносятся погрешности изготовления пресс-форм (допуски на размеры их рабочих полостей должны соответствовать 8-10-му квалитетам по ГОСТ 2534782), ко вторым погрешности, вызванные колебаниями усадки модельных композиций и металла отливки, объемными изменениями покрытия модели и оболочки формы в процессе их изготовления и эксплуатации.
Суммируя систематические и случайные погрешности, вычисляют полные поля рассеивания [24].В соответствии с ГОСТ 26645-85 для ЛВМ допуск соответствует 3-8-муклассам точности (табл. 4.13).Шероховатость поверхности отливок, изготовляемых ЛВМ, зависит от шероховатости поверхности оснастки и моделей, размеров частиц формообразующих материалов, особенно используемых для изготовления первого (лицевого) слоя формы, способности жидкообразных формообразующих материаловсмачивать огнеупорные частицы и поверхность моделей, смачиваемости расплавленным материалом материала формы против воздействия с раствором иего оксидами. Шероховатость согласно ГОСТ 26645-85 соответствует значениям табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
