Способ изготовления керамических оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям

Процесс изготовления керамических оболочек, выплавления моделей и литья в разъемные формы. Технология получения крупногабаритных деталей литьем по выплавляемым моделям и керамических оболочковых форм. Новая концепция мелкосерийного литейного производства.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ

Содержание

Введение

1. Литературный обзор

1.1 Изготовление керамических оболочек

1.2 Выплавление моделей

1.3 Литье в разъемные керамические формы

2. Технология получения крупногабаритных деталей литьем по выплавляемым моделям

3. О новой концепции мелкосерийного литейного производства

4. Способ изготовления керамических оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям

Вывод

Список используемой литературы

Введение

Сущность способа получения отливок по выплавляемым моделям состоит в том, что модель отливки и ее литниковой системы изготовляют из легкоплавких материалов (воска, парафина, стеарина, церезина и др.) путем запрессовки или заливки их в пресс- формы. Затвердевшую модель извлекают из пресс-формы, припаивают к литниковой системе, образуя модельный блок. На поверхность модельного блока наносят несколько слоев суспензии и обсыпки, которые после сушки создают на блоке высокоогнеупорную керамическую оболочку. Выплавив из оболочки модельный состав, получают тонкостенную оболочку литейной формы отливки. Полученную оболочку заформовывают в специальных неразъемных опоках, прокаливают и заливают расплавом.

Способ получения отливок по выплавляемым моделям в производстве художественных отливок не новый, им пользовались для литья скульптур из бронзы еще в древности. Преимущество такого способа - возможность получения тонких по форме, без швов па поверхности, не нуждающихся в особой механической обработке и сборке отливок. Однако трудность и продолжительность процесса изготовления литейной формы, высокая стоимость изготовления разовой модели с участием скульптора делали этот способ невыгодным, и в производстве скульптур применяют его редко. Этот способ заменили более удобным - способом кусковой формовки скульптур (по частям). С развитием промышленности и технического прогресса в XX в. усложнялись конструкции деталей, появились новые сплавы с более высокими свойствами, но часто трудно обрабатываемые резанием. Необходимо было повышать качество отливок, точность их размеров, чистоту поверхности, уменьшать, а иногда и ликвидировать припуск и механическую обработку.

В связи с возможностями получения сложных отливок с высокой точностью способ литья по выплавляемым моделям вновь привлекает внимание литейщиков.

В современном литейном производстве прежний способ получения отливок по выплавляемым моделям значительно усовершенствован. Изменились процесс изготовления выплавляемой модели, материалы модели, способы изготовления формы и удаления модели. Все это дало возможность:

1) получать отливки с высокой точностью размеров и чистотой поверхности, с минимальным припуском на обработку из любых сплавов, в том числе не поддающихся ковке и штамповке и трудно обрабатываемых механической обработкой;

2) освободить оборудование, ранее применяемое для механической обработки заготовок;

3) экономно расходовать дорогостоящие материалы отливки;

4) сократить стоимость выпускаемых изделий.

В производстве художественных отливок применение современной технологии литья по выплавляемым моделям пока ограничено трудоемкостью изготовления пресс-форм для сложных моделей, размером и массой скульптурных отливок. Однако нет сомнения, что дальнейшее 'совершенствование технологического процесса позволит более широко применять этот способ литья и в производстве художественных отливок.

Литье по выплавляемым моделям имеет следующие преимущества:

1. Использование неразъемной формы исключает образование на отливке швов и перекосов.

2. Высокоогнеупорная, механически прочная, с точным отпечатком поверхности модели внутренняя поверхность керамической формы позволяет получать отливки с чистой, не требующей сложной механической обработки и чеканки поверхности.

3. Значительно сокращается процесс сборки художественного изделия, так как возможность получения более сложных отливок позволяет сократить число отдельно отливаемых частей изделия.

4. Заливкой расплава в горячие формы обеспечивается хорошее их заполнение, снижаются внутренние напряжения в металле, уменьшается возможность коробления отливки. Кроме того, заливка в горячие формы чугуна обеспечивает получение отливок без отбела, сокращает дорогостоящий процесс ее термической обработки - отжиг.

5. Упрощается опочное хозяйство, сокращается стоимость опок.

6. При литье небольших изделий можно формовать в одной опоке несколько деталей, укрепленных на одном стояке.

7. При правильном использовании технологического процесса значительно сокращается стоимость получаемых изделий.

1. Литературный обзор

1.1 Изготовление керамических оболочек

Стенка оболочковой формы, изготовленной по выплавляемой модели, представляет собой прочную керамическую корочку, полученную нанесением на модель нескольких слоев суспензии и обсыпки. Суспензия представляет собой смесь жидкого связующего и огнеупорного наполнителя. Слой суспензии на модели должен обладать достаточной прочностью, быть огнеупорным, иметь хорошую способность точно воспроизводить сложный рельеф поверхности модели отливки.

В качестве связующего в суспензии применяют гидролизованные растворы этилсиликата, жидкое стекло, ацетоновый раствор кремнекислоты и др. В производстве художественных отливок чаще всего применяют этилсиликат в виде гидролизованного раствора. Связующие свойства этилсиликата объясняются его взаимодействием с водой, но вода почти не смешивается с этилсиликатом, и реакция гидролиза идет медленно. Поэтому для введения воды в этилсиликат применяют различные растворители (ацетон, этиловый спирт и др.), хорошо растворяющие воду и этилсиликат. Для ускорения гидролиза, увеличения прочности оболочек формы и сокращения времени ее сушки применяют соляную кислоту 0,2-0,3%. Для проведения гидролиза этилсиликата необходимо знать расход воды растворителя и соляной кислоты. Определение их количества производится расчетом и зависит от химического состава этилсиликата. Примерный состав гидролизного этилсиликата марки 32, содержащего: 30-34% SiO.,; 30% этилового спирта (гидролизный) марки АиБ; 62,7% этилсиликата; 7,3% воды; 100 мл соляной кислоты плотностью 1,18-1,19 г/см³ (сверх 100%). Жидкое стекло, как связующее суспензии в производстве художественных отливок, не получило широкого распространения вследствие меньшей огнеупорности получаемого слоя' покрытия.

В качестве наполнителя суспензии применяют пылевидный кварц - маршаллит, искусственную кварцевую муку, получаемую размолом чистого кварцевого песка, молотый плавленый кварц. Наиболее распространенным из них является маршаллит марки КП-1, КП-2, КП-3 с содержанием кремнезема не менее 98%, окислов железа не более 0,05%, влаги не более 2%. Содержание щелочей не допускается. Зернистость кварца соответствует размеру стороны ячейки сит 01-005 мм (номера сит 01-005).

Перед употреблением пылевидный кварц прокаливают в течение 3-4 ч при температуре 850-900 °С. После прокалки кварц охлаждают до 18-22 °С и для обеспечения необходимого зернового состава просеивают через сито 005. Недостаток пылевидного кварца, как наполнителя суспензии, в том, что при нагревании он претерпевает полиморфные превращения, связанные с увеличением его объема, что приводит к изменению линейных размеров оболочек. При нагревании до 1000 °С размер их увеличивается на 1,4%. Поэтому кварцевый песок в ряде случаев стали заменять другим высокоогнеупорным материалом, более постоянного объема (плавленый кварц, циркон и др.).

Для обсыпки слоев суспензии применяют кварцевый песок марок 061 КОШ-062К025 с содержанием кремнезема не менее 97%. Кварцевый песок перед употреблением прокаливают при температуре 850-900 °С и просеивают через сито с ячейками 0,630-1,0 мм.

Огнеупорную суспензию приготовляют в бачках из коррозионно-стойкой стали или алюминия, с ручным перемешиванием или в специальных механических мешалках-бачках (рис. 91). Вместимость бачка должна быть такой, чтобы в него свободно погрузился модельный блок. Для удобства рекомендуется иметь два бачка с суспензией: один - с раствором для слоя первого покрытия, второй - для последующих. Для приготовления суспензии в бачок заливают гидролизованный раствор до уровня, позволяющего полностью погружать в него модельные блоки. Перемешивая раствор, в бачок-мешалку медленно засыпают маршаллит до получения однородной массы установленной плотности. Плотность суспензии для первого слоя покрытия блоков рекомендуется 1,74-1,78 г/см³, для второго и последующих 1,68-1,72. Перед употреблением приготовленную суспензию отстаивают в течение 5-10 мин до прекращения выделения из нее пузырьков воздуха.

Процесс нанесения слоя суспензии на модельный блок сводится к следующему. Модельный блок берут за литниковую чашу или подставку стояка (если стояк приготовлен с металлическим стержнем) и погружают в бачок с суспензией (см. рис. 91). Затем блок вынимают из бачка и, медленно поворачивая, добиваются образования на его поверхности равномерного слоя суспензии. После этого модельный блок (с целью...