2.6. Изготовление отливок в разовых тонкостенных (оболочковых) формах

Разделяют на литье в собственно оболочковые формы и литье по выплавляемым разовым моделям.

При литье в оболочковые формы их изготовляют в виде оболочки из специальной сыпучей смеси 92 … 95% песка или дроби с 4 … 6% термореактивного связующего (чаще всего фенолоформальдегидной смолы). В смесь часто добавляют увлажнители (керосин или глицерин), растворители (ацетон или спирт) и другие вещества. На нагретую до 200 … 220 С металлическую модельную плиту сначала наносят разделительное покрытие, предупреждающее прилипание смеси к модели, а затем тонким слоем формовочную смесь. Под действием тепла модельной плиты смола расплавляется, склеивает песчинки и отвердевает с образованием оболочки толщиной 5 … 15 мм (в зависимости от времени выдержки). Если на модель насыпан более толстый слой смеси, то ее удаляют известными способами, например, переворотом плиты. Для окончательного твердения оболочки ее вместе с п

Рис. 2.42. Схема литья в оболочковые формы:

1 - модельная плита, 2 - толкатель, 3 – полумодель, 4 - толкатель, 5 - полуформа, 6 - плита, 7 - дробь, 8 - ящик, 9 - форма

литой нагревают в печи до 300 … 350С (рис. 2.42, а). Твердая оболочка снимается с модели специальными толкателями (рис. 2.42, б). Этим способом изготовляют и оболочковые стержни в нагреваемых ящиках. Длительность процесса изготовления оболочковой полуформы или стержня 3 … 5 мин. Полуформы, как правило, имеют фиксаторы или замки типа выступ-впадина. При сборке форм полуформы часто склеивают специальным клеем на прессах, что обеспечивает высокую прочность шва, либо скрепляют зажимами или струбцинами. Собранную оболочковую форму помещают в контейнер, засыпают крупным песком или дробью для предупреждения деформации оболочки и заливают расплавом (рис. 2.42, в). При затвердевании отливки смола из смеси выгорает, что приводит к разупрочнению формы и стержня. Из-за того, что оболочка твердеет на модели точность формы и отливки выше, чем у песчано-глинистых форм. Отклонение размеров находится в пределах 0,3 … 0,7 мм на 100 мм размера. Кроме того, исключаются опоки, в 8 … 18 раз снижается расход формовочных материалов и их грузопоток в литейном цехе. Литьем в оболочковые формы изготовляют массовые и крупносерийные ответственные отливки массой 0,2 … 50 кг и толщиной стенки 3 … 15 мм из всех литейных сплавов в разных отраслях промышленности.

При литье по выплавляемым моделям изготовляют неразъемную разовую тонкостенную форму по неразъемной разовой легкоплавкой модели. Модель из формы выплавляют, а в образовавшуюся полость заливают расплав. Получение отливок включает следующие основные этапы: а) изготовление разъёмных пресс-форм; б) получение неразъёмных легкоплавких моделей в пресс-формах; в) изготовление неразъёмной разовой формы по легкоплавким моделям; г) выплавление модели из формы; д) обжиг формы; е) заливка формы расплавом и обработка отливок.

Пресс-формы изготовляют из стали или алюминиевых сплавов, их полость точно повторяет конфигурацию и размеры будущей отливки (детали) с учетом усадки модельной композиции. Неразъёмные модели получают запрессовкой в пресс-форму расплавленной модельной композиции, например, из парафина, буроугольного воска и стеарина или других материалов. Эта модель является точной копией отливки, так как неразъёмна, имеет все внутренние полости, отверстия, при необходимости резьбу и не имеет стержневых знаков (рис. 2.43, а, б).

М

Рис. 2.43. Схема изготовления отливки по разовым выплавляемым моделям:

а – отливка, б – модель, в - модельный блок, г - модельный блок с огнеупорным слоем, д - форма перед заливкой,

1 - питатель, 2 - стояк, 3 - смесь, 4 - кварцевый песок, 5 - металлический ящик, 6 - опорный материал

одели небольших размеров часто собирают в блоки с общей литниковой системой припаиванием, приклеиванием или механическим скреплением частей (рис. 2.43, в). В один блок можно соединить от 2 до 100 моделей. Для получения формы готовый блок моделей окунают в суспензию, содержащую, например, 60 … 70% пылевидного кварца в качестве огнеупорного материала и 30 … 40% гидролизованного раствора этилсиликата в качестве связующего. После окунания на всех поверхностях модельного блока остается тонкая пленка суспензии, которую посыпают мелким сухим кварцевым песком. Прилипая к сырой плëнке песок образует огнеупорный слой, который сушат либо на воздухе, либо в парах аммиака (для ускорения). Когда слой высыхает, операции окунания, обсыпания и сушки повторяют 3 … 5 раз. После сушки последнего огнеупорного слоя получают форму в виде многослойной оболочки толщиной ~ 5 … 7 мм с заформованными легкоплавкими моделями (рис. 2.43, г), которые выплавляют путем нагрева воздухом, горячей водой или паром. Материал моделей используют многократно. Для упрочнения оболочки и выжигания остатков модельной композиции из формы ее помещают в контейнер, засыпают песком и нагревают до 800 … 900 °С. Заливку расплава производят в горячую форму, что позволяет получать тонкостенные отливки сложнейшей конфигурации из любых литейных сплавов. Этим способом можно получать отливки массой от 0,02 кг до 100 кг (преимущественно до 15 кг) с минимальной толщиной стенки 0,5 мм и отверстием диаметром от 2 мм. Высокая точность отливок достигается применением точных моделей и форм без разъёма. Способ особенно эффективен при изготовлении деталей из твердых металлов и сплавов, обработка которых трудна и дорога.