Способы литья по выплавляемым моделям

Презентация
Тема: «Способы литья по выплавляемым моделям»
Литье по выплавляемым моделям - это способ получения фасонных отливок из металлических сплавов в неразъемной оболочковой форме, рабочая полость которой образована удалением литейной модели выжиганием, растворением или выплавлением в горячей воде.
Удаление остатков модельного состава и упрочнение оболочки достигается прокаливанием формы при высокой температуре. Заполнению тонких и сложных по конфигурации полостей формы способствует ее нагрев перед заливкой.
Технология литья по выплавляемым моделям является многооперационной.
Разовые выплавляемые модели изготавливают в пресс-формах из модельных составов, состоящих из двух или более легкоплавких компонентов (парафина, стеарина, воска, канифоли).
Выплавляемую модель 3 (рис. а) отливки 1 получают путем заполнения металлической пресс-формы 2 жидким или пастообразным модельным составом.
Жидким модельным составом пресс-форму заполняют свободной заливкой или под давлением. Пастообразным модельным составом пресс-форму заполняют запрессовкой твердожидкого состава с 8-20 % воздуха. В пресс-формах модельный состав затвердевает и остывает. Затем модели отливок извлекают и объединяют в блоки путем соединения с отдельно изготовленными выплавляемыми моделями литниковой системы 4 (рис. б). Для получения оболочковой формы полученный модельный блок помещают в огнеупорную суспензию (рис. в), вынимают и обсыпают песком (рис. г), кварцевым песком, крошкой шамота. Полученное огнеупорное покрытие подвергают сушке на воздухе или в парах аммиака (рис. д).Затем на блок наносятся второй и последующие слои. Первый слой обсыпают мелкозернистым песком (размер частиц 0,2-0,315 мм); последующие слои – более крупнозернистым песком.

Схема процесса изготовления отливок по выплавляемым моделям
Обычно керамическая оболочка состоит из 3—8 последовательно наносимых слоев (может достигать 20 и более), обеспечивающих общую толщину стенок формы от 2 до 5 мм. В ряде случаев допускаются и меньшие значения толщины стенок (0,5—1,5мм) керамической оболочки.
После сушки последнего слоя модель выплавляют. Легкоплавкие составы удаляют в ваннах с горячей водой (рис.е) а тугоплавкие выплавляют горячим воздухом, перегретым паром под высоким давлением при температуре до 120 °С и более, высокочастотным нагревом и др. Затем оболочковую форму подсушивают на воздухе (рис. ж).
Перед заливкой расплавленным металлом оболочку засыпают в опоке (рис. з) опорным наполнителем (чаще кварцевым песком) с целью упрочнения, защиты от резких изменений температуры при прокаливании и заливке металлом. Опорный наполнитель обеспечивает длительное сохранение высокой температуры в полости формы после прокаливания и, как следствие, хорошую заполняемость формы металлом при литье тонкостенных деталей.
После этого форма помещается в печь для прокаливания (рис. и) при температуре 800—1100°С с целью удаления остатков модельных составов, влаги, продуктов неполного гидролиза, а также завершения процессов ее твердения. Это способствует улучшению условий заливки металла.
Заливка металла (рис. к) осуществляется в горячие или охлажденные формы. Температура формы зависит от состава литейного сплава: при заливке стали она составляет 800 - 900 °С, сплавов на основе никеля - 900 - 100°С, меди – 600 -700°С, алюминия и магния - 200 – 250 °С.
Качество металла отливки и его свойства зависят от состава сплава, условий его плавки и заливки расплава в форму, а также от характера процесса кристаллизации отливки.
Благодаря термостойкости и прочности высокоогнеупорных оболочковых форм при литье по выплавляемым моделям достаточно широко используется направленная кристаллизация отливок. Это обеспечивает формирование столбчатой и монокристаллической структуры с высоким уровнем физико-механических и других эксплуатационных свойств.
Достоинствами литья по выплавляемым моделям являются возможность получения отливок сложной конфигурации; высокие качество поверхности и точность размеров отливок; минимальные припуски на механическую обработку; использование практически любых сплавов; обеспечение качественной равноосной, столбчатой и монокристаллической структуры с высоким уровнем эксплуатационных свойств.
К недостаткам этого способа литья следует отнести многооперационность, трудоемкость и длительность процесса, многообразие материалов, используемых для изготовления формы.
Способом литья по выплавляемым моделям изготавливают сложные отливки высокого качества, например, турбинные лопатки из жаропрочных сплавов, колеса насосов из коррозионно-стойких сплавов, детали турбомашин, постоянные магниты с определенной кристаллографической ориентацией структуры, художественные изделия и др. При этом может быть существенно уменьшена или полностью исключена механическая обработка деталей.