Литье по выплавляемым моделям

После предварительного вспенивания гранулы выдерживают  на воздухе от 6 ч до 2 сут. В этот период оболочка гранул, охлаждаясь, вновь  переходит в стеклообразное твердое состояние, а пары изопентана конденсируются, что приводит к возникновению вакуума в гранулах.  В процессе выдержки происходит диффузия воздуха внутрь гранул и давление выравнивается.

Изготовление  моделей в пресс-форме. Процесс  заключается в повторном нагреве  подвспененных и активированных гранул полистирола, помещенных в пресс-форму, в результате которого они окончательно вспениваются и спекаются между  собой, образуя пенополистироловую  модель отливки.

Подготовленные  гранулы засыпают или задувают сжатым воздухом в смазанную специальной  смазкой (чтобы исключить прилипание к модели) рабочую полость пресс-формы  так, чтобы они полностью заполнили  ее объемы. Смазками служат: раствор  синтетического термостойкого каучука (СТК), силиконовая жидкость, глицерин. Смазка рабочей поверхности пресс-формы  кремнийорганическими соединениями позволяет  получать 10-15 моделей без ее возобновления.

Нагрев гранул в крупносерийном и массовом производстве целесообразно проводить способом так называемого  «теплового удара»: перегретый пар с температурой 125..135°С под давлением 0,2..0,35 МПа подают непосредственно в пресс-форму, заполненную гранулами полистирола. Проходя между гранулами, турбулентный поток пара интенсивно вытесняет воздух, находящийся в порах засыпки, и равномерно по всему объему нагревает полимерный материал, который окончательно вспенивается; образующийся конденсат под действием расширяющихся гранул отжимается к стенкам пресс-формы и удаляется через специальные дренажные отверстия.

Пресс-формы для пенополистироловых моделей.Общими требованиями к материалам для изготовления пресс-форм являются высокие теплопроводность, стойкость против коррозии при контакте с теплоносителем (горячей водой, паром), достаточная механическая прочность и минимальная адгезия к пенополистиролу.

Для быстрого нагрева гранул, снижения затрат на теплоноситель и равномерного протекания процесса формирования моделей на всех стадиях корпусы пресс-форм делают равностенными (8..10 мм). Тем не менее, пресс-форма должна быть достаточно прочной и жесткой, так как  в ее рабочей полости возникает  давление от вспенивающегося полистирола  до 0,6 МПа.

Конструктивное  оформление пресс-форм должно обеспечивать возможность извлечения из нее модели, иметь системы центрирования и крепления отдельных частей, загрузки гранул,  подачи теплоносителя, толкателей, охлаждения и крепления к машине при механизированном изготовлении  и т.д. В целом пресс-форма тем сложнее и дороже, чем сложнее изготавливаемая в ней модель, а также чем полнее степень механизации и автоматизации процесса изготовления модели.

Изготовление моделей из пенополистироловых плит. В качестве материала используют готовые пенополистироловые плиты.

Пенополистирол  легко обрабатывается на обычных  деревообрабатывающих станках.

Одним из способов обработки пенополистирола является обработка горячей электронагреваемойнихромовой проволокой.

Обычно сложные  модели изготовляют из отдельных  частей простой геометрической формы  с последующим их склеиванием. Мелкие галтели выполняют клейкой лентой, при больших радиусах их также  изготовляют из отдельных конструктивных элементов.

Для соединения составных частей модели, элементов  литниковой системы, блоков моделей  широко применяют полимерные клеи, нерастворимые в воде, которые  обеспечивают быстрое склеивание, не содержат растворителей пенополистирола  и не влияют на характер его газификации. Соединение частей модели можно выполнять  термической сваркой или сваркой  растворением.

Собранные модели и модельные блоки покрывают  противопригарной краской или суспензией толщиной 0,2..2,0 мм. После сушки покрытие предохраняет отливку от пригара и повышает прочность модели. Важным показателем покрытия является его газопроницаемость,которая должна обеспечивать выход  газов, образующихся при газификации, из зазора между моделью и расплавом.

Процесс формовки осуществляют следующим  образом. На дно опоки-контейнера 3 насыпают спой сухого песка 4 толщиной 100..150 мм и его уплотняют вибрацией. Затем в опоку устанавливают модель или блок моделей 6 и заполняют опоку песком при одновременной вибрации.

Опока-контейнер  также имеет в стенках отверстия  для выхода газа, закрытые металлической  сеткой. Для обеспечения высокой  газопроницаемоти формы предпочтительно, чтобы зерна песка имели угловатую  форму. Особые требования предъявляются  к литниковым системам. Они должны обеспечивать плавное и безударное движение металла во время заливки  и определенную скорость его подъема  в форме. Турбулентный режим течения  металла является причиной разрушения песчаной стенки. Такой режим возникает  в стояке, поэтому на модель стояка наносят прочное керамическое покрытие или выполняют его из керамических трубок. При литье по газифицируемым моделям не используют выпоры и открытые прибыли.

После получения  отливки и выбивки форм песок  просеивают и охлаждают, так как  из-за низкой термостойкости моделей  применять горячий песок нельзя.

Формы для  получения массивных и сложных  отливок, а также крупных отливок  в единичном и мелкосерийном  производстве изготовляют из формовочных  смесей.

Наиболее  предпочтительны самотвердеющие жидкоподвижные смеси (ЖСС), которые имеют необходимые  прочность и газопроницаемость, позволяют уменьшить опасность  деформации модели при формовке.

Также широко используют сыпучие пластичные твердеющие смеси: песчано-цементные, смеси со смоляным связующим.

Заливка форм. Режимы этого этапа оказывают решающее влияние на  качество получаемых отливок. Предпочтительным вариантом является плавное поступление металла в форму снизу с оптимальной скоростью и последовательная газификация модели снизу вверх.

На рисунке  представлена схема заполнения металлом формы с газифицируемой моделью. Идеальный случай, когда скорость подъема металла при заданной температуре соответствует скорости плавления модели, т.е. когда происходит замещение материала модели жидким металлом. В постоянном зазоре между  металлом и моделью возникает  давление газа, достаточное для его  интенсивной фильтрации в форму  и предупреждения возможного обрушения  формы в зазоре при использовании  песка без связующего. Жидкая фаза полистирола успевает разложиться  до газообразных и твердых составляющих. Причем твердые частички углерода фильтруются  через стенки формы, вместе с газовой составляющей.

3. Литье по моделям, полученным методом лазернойстереолитографии.

Суть процесса. Этот процесс предназначен для изготовления опытных партий  отливок деталей разного назначения в автомобилестроении, авиастроении, ракетной и космической технике, его используют для медицинских целей и получения художественных изделий.

Лазерная  стереолитография (ЛС) основана на полимеризации, фотоинициированной лазерным излучением, а так же излучением ртутных или  люминесцентных ламп. В основе этой технологии – создание с помощью  инициирующего (например, лазерного) излучения в жидкой реакционноспособной среде активных центров (радикалов, ионов, активированных комплексов), которые, взаимодействуя с молекулами с молекулами мономера, вызывают рост полимерных цепей, т.е. процесс полимеризации. Вследствие полимеризации происходит изменение фазового состояния среды – в обработанной области образуется твердый полимер.

Особенности технологического процесса. Технология предусматривает создание трехмерной электронной модели будущей отливки системой САD, которая разбивается на тонкие слои. Затем на лазерной стереолитографической установке эти слои реально воссоздаются и соединяются воедино. В результате выстраивается физический объект в виде мастер-модели из фотополимера для литья по выжигаемым моделям.

Полученная  модель с литниковой системой формуется  в гипсодинасовой смеси. Форму прокаливают  до полного удаления мастер-модели. Для обеспечения высокого качества отливок заливку форм можно производить  на установке для центробежного  литья. Затем форму разрушают, отделяя литниковую систему и зачищая детали.

Преимущества  процесса – резкое (в 5-10 раз) сокращение времени на разработку и внедрение  новых изделий; значительное сокращение времени и средств  на технологическую  подготовку производства, полное исключение ручного труда при изготовлении мастер-модели; изготовление сложных  деталей (моделей) и оснастки, спроектированных в разных САПР; достижение высокой точности изготовляемых отливок.

 

Заключение

Основой повышения  экономической эффективности литейного  производства, конечно же, является технический прогресс. Технический прогресс – это процесс совершенствования производства, технологических методов и форм организации труда и производства, состоящий в непрерывном совершенствовании производства на базе новой техники, научных достижений и передового опыта.       К основным направлениям технического прогресса относятся: Электрификация производства – широкое применение электроэнергии для технологических процессов, орудий труда, управления и контроля производства. Комплексная механизация и автоматизация производства – замена ручного труда все боле сложным комплексом машин-автоматов, выполняющих основные и вспомогательные технологические операции и процессы контроля и управления. Особенно важным это направление является для литейного производства, представляющего комплекс трудоемких и тяжелых работ. Все более широко внедряются автоматические комплексы изготовления форм, приготовления формовочной и стержневой смеси, изготовления стержней, заливки металла в формы, выбивки и очистки отливок. Химизация производства – применение достижений современной химии – новых В литейном производстве широко используют новые связующие, затвердевающие при контакте с нагретой модельной оснасткой, а также холоднотвердеющие связующие. Литье оболочковое, по выплавляемым моделям и по газифицируемым моделям является отражением широкого использования достижений химии в литейном производстве. Таким образом, технический прогресс в литейном производстве базируется на достижениях естественных наук и их приложении к решению непосредственно производственных задач.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы

1. Технология литейного производства: специальные виды литья: учебник для студ. высш. учеб. Заведений/Э.Ч. Гини, А.М. Зарубин, В.А. Рыбкин; под ред. В.А. Рыбкина. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 352 с.