Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
9 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Литье по выплавляемым моделям — технология

Литье по выплавляемым моделям — технология

Издавна литьё по выплавляемым моделям пользовалось популярностью. С помощью данной технологии выливались пушки, колокола, античные скульптуры. Технологии сегодняшнего дня значительно усовершенствовались. Они дают возможность сделать детали, которые отличаются сложными конструкциями, малым весом, не требуют механической доработки.

Введение

В мировой практике для изготовления корпусов задвижек и угловых штуцеров высокого давления, применяемых в фонтанной арматуре нефтегазового оборудования, используют заготовки, полученные из стальных поковок и штамповок, или литые заготовки, выполненные обычным способом литья, так называемым литьем «в землю». Разработчики и изготовители корпусных заготовок традиционно отдают предпочтение кованным заготовкам. Литые заготовки используются реже, поскольку литые материалы обладают более низким комплексом механических характеристик и имеют значительно больше дефектов в виде различных примесей и включений. По плотности структуры литье также уступает кованному материалу, что особенно характерно для изделий с массивными стенками. Поэтому использование литых корпусных деталей в запорно-регулирующих устройствах (ЗРУ), как правило, ограничено невысокими давлениями (до 21 МПа).

На Воронежском механическом заводе (ВМЗ) решили изменить такое положение дел. Чтобы получить литые крупногабаритные заготовки для запорно-регулирующих устройств высокого давления, на ВМЗ впервые в мировой практике применили метод литья по выплавляемым моделям (ЛВМ). Последовательное и направленное затвердевание отливок в нагретой оболочковой форме ЛВМ создает условия, благоприятные для фильтрации жидкого расплава из прибыли в двухфазную область отливки и получения плотного металла.

Обычно методом ЛВМ изготавливают тонкостенные отливки сложной конфигурации повышенной плотности, масса которых не превышает нескольких килограммов, а толщина стенок составляет от 5 до 10 мм. Освоение производства массивных отливок ЗРУ потребовало новых технологических решений, позволяющих расширить возможности традиционного процесса ЛВМ.

При заливке оболочковых форм, заформованных в опорный наполнитель и нагретых до высокой температуры, резко замедляется отвод тепла от затвердевающих стальных отливок. Возрастание толщины и массы отливок при изготовлении литых корпусов ведет к увеличению продолжительности затвердевания отливки и, как следствие, к появлению дефектов усадочного характера.

Для изготовления ЗРУ высокого давления (до 105 МПа) требовались высококачественные корпусные заготовки размером до 700 мм и более, массой до 500 кг и с толщиной стенок и фланцев до 60 мм и 110 мм соответственно.

Аддитивные технологии в литье по выплавляемым моделям: 3 практических примера

Как уже было сказано во вступительной статье нашего «литейного» цикла, при оболочковом литье используются одноразовые модели и формы. Сегодня мы рассмотрим, как аддитивные технологии повышают эффективность процесса литья по выплавляемым моделям. Это один из наиболее точных литейных методов современной индустрии, позволяющий получать изделия с допусками 100-200 микрон.

Основные этапы литья по выплавляемым моделям

  1. Создается образец модели.
  2. Образец присоединяется к центральному литнику.
  3. Образец и центральный литник несколько раз опускают в огнеупорный материал, создавая форму вокруг образца.
  4. Образец удаляется из огнеупорной формы. Форма готова для заливки металлом.
  5. Металл заливается в форму.
  6. После охлаждения материал формы удаляется посредством механической обработки, химической очистки или растворения в воде.
  7. Части отрезают от центрального литника и слегка зачищают.

Создание новой продукции, и в особенности литейных деталей, – самая трудоемкая и дорогостоящая часть технологического процесса. В стандартном производстве для новой итерации изделия часто требуется и новая литейная оснастка, поскольку модернизировать существующую либо слишком затратно, либо невозможно.

Аддитивные технологии недаром называют революционными: они позволили сократить сроки изготовления изделий для опытного производства в разы и даже десятки раз. К примеру, прототип блока цилиндров автомобильного двигателя можно напечатать на 3D-принтере всего за две недели, тогда как его производство традиционными методами занимает полгода. 3D-печать не только экономит время, но и позволяет вырастить модели и формы любой сложности. У литья в этом смысле возможности ограничены.

Когда речь идет о точности детали, применение 3D-печати также не имеет себе равных. Наибольшее распространение эта технология получила в ювелирном деле, стоматологии, приборостроении – в тех отраслях, где в приоритете небольшие размеры и сложная геометрия изделия. При изготовлении таких объектов, как мелкие детали машин, ювелирные изделия, стоматологические протезы или имплантаты, востребована особо высокая точность и качество отливок.

Читать еще:  Нехитрые приспособления для быстрой кладки кирпича

Главные преимущества 3D-печати в сравнении с традиционными технологиями

  • Высокая производительность;
  • повышенная точность;
  • высокое качество;
  • возможность круглосуточной эксплуатации;
  • применение материалов для 3D-печати с качествами, оптимизированными для конкретных задач.

Построение моделей в 3D-принтере выполняется по технологии MJP (MultiJet Printing), основанной на многоструйном моделировании с помощью воска или фотополимера. Это дает возможность получать модели с высокой детализацией и превосходным качеством поверхности.

Примеры применения 3D-печати на производстве

Американская компания Turbine Technologies, Ltd. разработала модификацию двигателей внутреннего сгорания, на которые устанавливаются турбины высокого давления. Компания приобрела 3D-принтер для печати восковых моделей и получает готовую отливку в течение 3-4 дней. Восковые модели теперь изготавливаются непосредственно из 3D-моделей CAD, а литейный цех Turbine Technologies производит компоненты прототипов газотурбинных двигателей с большей точностью и меньшими расходами.

А вот уникальный пример: к 40-летию короля южноафриканского племени зулусов Гудвилла Цвелитини была отлита монета из 18-каратного золота. Ее диаметр 100 мм, толщина 7 мм, а вес составляет чуть менее 0,5 кг. Перед производителем стояла задача напечатать монету в кратчайшие сроки, и благодаря выдающимся возможностям 3D-печати она была изготовлена всего за неделю.

У воска для печати есть свои недостатки. Все затраты на выращивание восковой модели ложатся на конечное изделие, так как модель одноразовая и ее нельзя использовать повторно. Специалисты iQB Technologies решили немного модифицировать процесс, что позволило снизить издержки производства. На одном из российских предприятий была создана модель металлического сувенирного изделия (см. фото 5). Чтобы не платить за весь воск, который тратится на каждое изделие, модель была напечатана на 3D-принтере не из воска, а из пластика (фотополимерной смолы). Дальнейшее создание мастер-моделей выполнялось путем выплавления воска и литья по выплавляемым моделям.

Остановимся на этом примере, чтобы поэтапно рассмотреть весь технологический процесс.

А как аддитивные технологии применяются в процессе литья по выжигаемым моделям? Читайте в нашем блоге!

Статья опубликована 02.08.2017 , обновлена 21.09.2020

Плюсы отлитых деталей

Достоинством метода производства изделий по моделям является возможность использовать экономически выгодную неразрушающую технологию для изготовления номенклатуры единичной, серийной или массовой продукции с высокими требованиями по точности размеров и чистоте отделки. Выплавляемые легкоплавкие модели для деталей мелкой формы, сложной конфигурации и крупных изделий изготавливаются из органических материалов:

  1. парафина;
  2. церезина;
  3. стеарина;
  4. торфяного битума;
  5. полистирола;
  6. канифоли;
  7. буроугольного воска;
  8. полиэтилена;
  9. озокерита и пр.

При выборе модельного состава учитывается комплекс физических свойств материала. Выплавляемые модели должны соответствовать следующим требованиям:

  1. плавкостью при температуре от 60 0 С до 100 0 С;
  2. минимальной усадкой и расширением;
  3. хорошей текучестью;
  4. механической прочностью;
  5. минимальным показателем зольности и прилипания к предметам и рукам;
  6. химической инертностью;
  7. экологической безопасностью;
  8. возможностью повторного использования;
  9. хорошей адгезией с облицовочной жидкостью;
  10. возможностью механизации и автоматизации процесса;
  11. экономным расходом металла.

Технологический процесс по выплавляемым моделям позволяет изготавливать детали из легированной и углеродистой стали, цветного сплава или чугуна. Способом литья металла в оснастку изготавливается кокиль, штамп, пресс-форма, стержневая или формовочная оснастка, детали автомобилей и стрелкового оружия. Получение отливок в разъемной керамической форме (шликере) производится в несколько этапов:

  1. заливка в опоку суспензии;
  2. отвердение формы;
  3. извлечение полученной модели из полусферы;
  4. термическое прокаливание полуформы;
  5. сборка и заливка полуформ расплавленным металлом.

Подготовка литейных форм к заливке

После извлечения из ванны оболочки промывают водой и сушат в шкафах (1,52 ч при 200°С). Затем оболочки ставят вертикально в жаростойкой опоке, вокруг засыпают сухой кварцевый песок и уплотняют его, после чего форму направляют в электрическую печь (рисунок 2.5, ж), в которой ее прокаливают (не менее 2 ч при 900 – 950°С).

Читать еще:  Вазоны из бетона: формы. Бетонные клумбы и цветочницы

В печи частички связующего спекаются с частичками огнеупорного материала, влага испаряется и остатки модельного состава выгорают.

Заливка расплавленного металла из ковша производится сразу же после прокалки в горячую литейную форму (рисунок 2.5, з).

ООО «СибЛитКом» предлагает к поставке следующее оборудование для литья по выплавляемым моделям:

Оборудование для изготовления восковых моделей

Компания “СибЛитКом” готова предложить Оборудование для изготовления керамических форм по низкой цене с поставкой и вводом в эксплуатацию по России и странам СНГ. Мы имеем огромный опыт поставки различного оборудования на предприятия России и стран СНГ

Компания «СибЛитКом» предлагает весь спектр оборудования для литья по выплавляемым моделям. Оборудование изготавливается согласно технического задания заказчика в любой требуемой конфигурации.

В состав комплекса входят:

  • восковая инжекционная машина;
  • смеситель для приготовления суспензии;
  • L-образный смеситель;
  • обсыпочная установка;
  • автоматический автоклав для выплавки воска;
  • машина для регенерации модельной массы;
  • машина для плавления и кондиционирования модельной массы;
  • выбивная машина в звукоизоляционном корпусе;
  • мокрый скруббер.

Восковая инжекционная машина вертикальная

Вертикальная восковая инжекционная машина предназначена для изготовления небольших восковых моделей. Эта машина также может использоваться для производства восковых моделей литников и выпоров.

Восковая инжекционная машина горизонтальная

Эта гидравлическая автоматизированнная инжекционная машина с 4-мя опорами, вертикальным зажимом и горизонтальным впрыском воска предназначена для изготовления восковых моделей большого размера.

Смеситель для приготовления суспензии

Смеситель используется для приготовления и перемешивания первичной суспензии перед загрузкой в рабочий резервуар для суспензии.

L-образный смеситель

L-образный смеситель предназначен для изготовления керамических оболочек путем погружения модельных блоков в суспензию. Суспензия постоянно перемешивается в процессе использования, чтобы предотвратить оседание или отделение более тяжелых огнеупоров.

Обсыпочная установка

Обсыпочная установка предназначена для быстрой и равномерной обсыпки модельных блоков огнеупорным материалом при изготовлении керамических форм. Машина создает «псевдокипящий слой», в который помещают смоченные в суспензии восковые блоки.

Автоматический автоклав для выплавки воска

Автоматический автоклав предназначен для вытопки модельного состава из керамических форм. Устройство полностью автоматическое, параметры температуры, давления и напряжения задаются с помощью сенсорной панели. Весь цикл удаления воска может быть запрограммирован.

Машина для регенерации модельной массы

Система регенерации модельной массы предназначена для восстановления модельной массы для повторного использования.

Машина для плавления и кондиционирования модельной массы

Машина предназначена для доведения до определенной температуры модельной массы перед подачей в шприц-машины.

Выбивная машина

Выбивная машина имеет звукоизоляционный корпус и предназначена для выбивки отливок из керамических форм. Выбивка осуществляется с помощью пневмомолота в каретке для прижима залитых форм. Все механизмы закреплены на тяжелой стальной раме. Форма помещается в машину вручную и зажимается между неподвижной частью и движущимся молотовым инструментом. Высокочастотные колебания ломают керамическую форму и выбивают отливки. Залитый блок с отливками вручную извлекается из машины.

Мокрый скруббер

Пылесборник со скруббером состоит из корпуса скруббера и барабана с водой. Пыль из засасываемого воздуха (штукатурной машины для нанесения осадков / штукатурной машины с псевдоожиженным слоем) всасывается и проходит через впускной порт скруббера.

Изготовление моделей и модельные составы

Для того, чтобы изготовить модели применяют так называемые модельные составы. Их основу составляют смеси выполняемые на основе воска. Кроме этого, в состав добавляют полимеры, они улучшают механические свойства смесей. На некоторых производствах применяют мягкие составы. Они могут быть насыщены воздухом, для их упрочнения применяют полиэтилен или битум.

Модельные составы должны в полной мере отвечать следующим требованиям:

  1. Они должны обладать малой усадкой и не должны сильно расширяться под воздействием высоких температур.
  2. Постоянством твердости и прочностных характеристик.
  3. Определенной эластичностью.
  4. Возможность предельно точно повторять полость пресс-формы.
  5. Модельная смесь не должна прилипать к рабочим поверхностям формы и не должна оказывать коррозионного воздействия на них.
  6. Стойкостью к определенным химическим и физическим воздействиям.
  7. Смесь должна обладать хорошей стойкостью к окислению при разных температурах.
Читать еще:  Токарные работы по металлу — по нержавейке Москва

Литье по выплавляемым моделям — описание технологии, использование в домашних условиях

Не всегда возможно изготовить требуемую стальную деталь методом штамповки или при обработке на токарном станке. В особенности это касается тонкостенных заготовок сложной формы. В таком случае применяется литье по выплавляемым моделям. Описание технологии будет полезно не только для общего развития – она может быть адаптирована для работы в домашних условиях.

Общая схема

Принцип литья по моделям заключается в предварительном изготовлении формы, которая после определенной обработки заливается металлом. Но для начала необходимо определиться с основными этапами этого процесса.

Обобщенная технологическая схема

Первое, что предшествует литью – изготовление формы. В заводских условиях для этого используют разъемные алюминиевые изложницы. Их конфигурация соответствует форме будущей заготовки, но имеет большие габариты. Обычно части изложницы изготавливают методом прессования алюминиевых заготовок.

Модель

В качестве материала изготовления первичной формы используют материал с низкой температурой плавления: парафин, стеарин, воск или этилцеллюлоза. При этом температура заливки не должна превышать 100°С. В твердом состоянии модельный состав обладает достаточной степенью пластичности, чтобы заполнить все пространство изложницы.

Модельный составУсловные обозначенияТемпература заливки, °С
Парафин-стеаринПС 70-3065-80
Парафин-стеаринПС 50-5и75-80

При сложной конфигурации изделия могут быть изготовлены несколько моделей, которые соединяются между собой путем незначительного нагрева торцевых частей.

Форма

Поверх модели наносят специальный состав на основе керамики. Для лучшей термической сопротивляемости она обсыпается мелкозернистым песком с добавлением циркония. В зависимости от габаритов изделия этот процесс может повторяться от 3 до 7 раз. Минимальная толщина керамической формы должна составлять 7 мм.

Обработка керамическим составом

На этом этапе важно соблюдать следующие условия:

    Равномерное распределение состава по всей поверхности модели. Отсутствие внутренних пустот. Они приведут к неправильной конфигурации изделия. Критическая температура, при которой форма не изменит своих габаритов, должна быть больше, чем температура расплавленного металла. Обычно это от 900 до 1200°С.

По окончании формирования необходимо сделать отверстия для удаления парафинового материала. Формы помещаются в печь, где под воздействием высоких температур происходит испарение парафина. В случае надобности проводится дополнительный дожег керамической формы.

Готовая отливка

Основной проблемой литья по выплавляемым моделям в домашних условиях является частое появление дефектов формы при заливке в нее расплавленного металла. Поэтому предварительно ее поверхность нагревается до температуры заполняемой массы. При этом термическая обработка должна быть сделана равномерно по всей поверхности керамической заготовки.

По истечении 4-6 часов можно удалить поверхностную керамическую оболочку. В промышленных условиях для этого используют вибрационную машину. Основательный этап – отсечение литника. В дальнейшем изделие может подвергаться обработке сжатым воздухом, пескоструйной шлифовке.

Области применения

Общее описание технологии не дает представление о практическом применении этой схемы. В настоящее время она используется в машиностроении и при изготовлении сложных конструкций. Учитывая высокую точность получаемых деталей и относительно низкую себестоимость их изготовления, литье по выплавляемым моделям активно применяется в следующих областях:

    Машиностроение, судостроение и приборостроение. Применяется относительно недавно, так как при изготовлении были проблемы с качеством сформированной формы. Появление этилсиликата позволило добиться требуемых показателей термической устойчивости и вязкости. Ювелирная промышленность. Так как температура плавления золота, серебра и бронзы значительно ниже, чем у стали – требования к качеству керамических заготовок дают возможность делать литье в домашних условиях. Зубопротезирование.

Ярчайшими примерами применения метода воскового литься являются памятники Санкт-Петербурга – Петру Первому и «Укротитель коней», установленный на Аничковом мосту. Соблюдение технологии и применение соответствующих составов позволяет добиться изготовления деталей, ювелирных украшений, произведений искусства высокой точности.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector