1. Литье по газифицируемым (выжигаемым) моделям
Литейное производство — один из старейших и до настоящего времени основных способов получения металлических изделий и заготовок для различных отраслей промышленности.
Литые детали используются не только в машиностроении и приборостроении, они применяются в домостроении и дорожном строительстве, являются предметами быта и культуры. Данный способ позволяет получать заготовки и детали из разных сплавов практически любой конфигурации, с любыми структурой, макро- и микрогеометрией поверхности, массой от нескольких граммов до сотен тонн, с любыми эксплуатационными свойствами. Cпециальные виды литья подразделяются более чем на 50 способов, основными из которых являются: кокильное литье, литье под давление, литье в оболочковые формы, штамповка из жидкого металла, литье по газифицируемым моделям, литье по выплавляемым моделям, центробежное литье и др.
Наиболее перспективным из этих способов литья является способ с применением моделей из пенопласта (пенополистирола) или, как его называют, литьем по газифицируемым моделям. [1, стр. 247]
Литьё по газифицируемым моделям — технология, позволяющая получить отливки по точности равные литью по выплавляемым моделям при уровне затрат сопоставимом с литьем в землю. Литьё по газифицируемым моделям как новый технологический процесс появился в середине 50-х годов. Его главным назначением было повысить точность литья при значительном уменьшении затрат на оборудование и материалы по сравнению с технологией литья по выплавляемым моделям.
Эту технологию можно отнести к группе способов получения отливок в неразъемных формах по разовой модели как литье по выплавляемым моделям. Но в отличие от других сходных способов получения отливок модель удаляется (газифицируется) не до заливки, а в процессе заливки формы металлом, который, замещая испаряющуюся модель, занимает освободившееся пространство в полости формы.
В единичном производстве пенопластовые модели изготавливают механической обработкой вручную с помощью пил, рубанка, фуганка и на станках (строгальных, фрезерных, сверлильных и шлифовальных).
Модели часто изготавливают по частям, которые затем соединяют склеиванием, сваркой, спеканием т. в. ч. [1, стр. 247-248]
Литье по выжигаемым моделям
... возможность получения узлов машин, которые при обычных способах литья пришлось бы собирать из отдельных деталей. Литье по выплавляемым моделям используют в условиях единичного (опытного), серийного ... для отвода воздуха в камере прессования; 1.3. Литьё по выплавляемой модели Ещё один способ литья металлов — по выплавляемой модели — применяется в случаях изготовления деталей высокой точности ( ...
В крупносерийном производстве модели из полистирола получают методом вспенивания в металлических или пластмассовых формах. В форму, полость которой имеет конфигурацию и размеры модели, загружают полистироловые гранулы. При нагревании гранулы вспениваются, расширяются, спекаются между собой, полностью заполняют полость формы. После охлаждения модель извлекают из формы. [1, стр. 248]
Литьё по газифицируемым моделям (ЛГМ) из пенопласта по качеству фасонных отливок, экономичности, экологичности и высокой культуре производства наиболее выгодно. Мировая практика свидетельствует о постоянном росте производства отливок этим способом, которое в 2007 году превысило 1,5 млн. т/год, особенно популярна она в США и Китае (в одной КНР работает более 1,5 тыс. таких участков), где всё больше льют отливок без ограничений по форме и размерам. В песчаной форме модель из пенопласта при заливке замещается расплавленным металлом, так получается высокоточная отливка. Чаще всего форма из сухого песка вакуумируется на уровне 50 кПа, но также применяют формовку в наливные и легкоуплотняемые песчаные смеси со связующим. Область применения — отливки массой 0,1—2000 кг и более, тенденция расширения применения в серийном и массовом производстве отливок с габаритными размерами 40—1000 мм, в частности, в двигателестроении для литья блоков и головок блоков цилиндров и др.
На 1 тонну годного литья расходуется 4 вида модельно-формовочных (неметаллических) материалов:
кварцевого песка — 50 кг,
противопригарного покрытия — 25 кг,
пенополистирола — 6 кг,
плёнки полиэтиленовой — 10 кв. м.
Отсутствие традиционных форм и стержней исключает применение формовочных и стержневых смесей, формовка состоит из засыпки модели песком с повторным его использованием на 95-97 %. [3]
2. Схемы с пояснениями
Современные варианты технологического процесса заключаются в следующем.
Разовые пенополистирольные модели изготавливают либо засыпкой в специальные металлические пресс-формы (массовое и крупносерийное производство) суспензионного полистирола в виде подвспененных гранул, либо механической обработкой нормализованных пенополистирольных плит (мелкосерийное, единичное производство).
Сложные модели делают по частям. Отдельные части и литниковую систему соединяют в единый блок склеиванием или сваркой. Собранную модель окрашивают слоем огнеупорной краски и сушат на воздухе. В итоге получается огнеупорная газопроницаемая оболочка, прочно связанная с пенополистирольной моделью (рисунок 1, а).
Готовую модель устанавливают в специальную опоку-контейнер, засыпают зернистым огнеупорным наполнителем без связующего, уплотняют его вибрацией, закрывают металлической крышкой с отверстиями, нагружают и устанавливают литниковую чашу (рисунок 1, б).
При изготовлении сложных отливок контейнер после подачи опорного материала закрывают сверху полиэтиленовой пленкой, как при вакуумной формовке. Чтобы уменьшить вероятность разрушения формы в ней создают разрежение до 0,04-0,05 МПа. При изготовлении крупных массивных отливок используют обычные холоднотвердеющие жидкоподвижные или сыпучие формовочные смеси.
Разработка технологического процесса изготовления отливки
... технологичность конструкции колесо зубчатое Рисунок 1. Назначение: 1. Отливки третей группы сложности. 2. Внешнее очертание и конструкция литой детали простые, модель и форму для неё можно ... эксплутационные свойства (жаропрочность, износостойкость, коррозионную стойкость). Для изготовления детали «звездочка» способом литья используется материал -- сталь 40Х ГОСТ 4543-71. Литейные стали, имеют плохие ...
Рисунок 1. Схема изготовления отливки по газифицируемой модели: а — пенополистирольная модель отливки; б — форма, подготовленная к заливке; в — заливка формы, газификация модели; г — отливка с элементами литниковой системы
Приготовленную форму заливают жидким металлом (рисунок 1, в).
Температура газификации пенополистирола близка к 560°С, поэтому под действием теплоты заливаемого расплава модель газифицируется. При этом полость формы постепенно освобождается и заполняется металлом.
После затвердевания и охлаждения отливки опоку-контейнер переворачивают, наполнитель отделяется от отливки и высыпается, после чего отливка направляется на финишные операции (рисунок 1, г).
В случае использования обычных формовочных смесей форму выбивают на выбивных решетках.
Главная особенность способа (применение неразъемной формы) определяет основное его преимущество для качества готовых отливок — повышение точности отливок благодаря сокращению числа частей формы, стержней, а, следовательно, и возможных искажений конфигурации и размеров отливок, связанных с изготовлением и сборкой этих элементов формы. Точность отливок при литье по газифицируемым моделям в песчаные формы без связующего и с ним согласно ГОСТ 26645—85 (изм. № 1, 1989) соответствует точности отливок, полученных в кокиле или в облицованном кокиль со стержнями.
Ниже показаны фотографии пенополиуретановой пены с открытыми порами размерами до 2,5 мм (рис. 2), которая служит выжигаемой моделью для литья стальной пены, а также образцы литой пены из нержавеющей стали 316L с размером ячейки 20, 45 и 60 ppi (рис. 3) и трубчатые теплообменники со стальной пеной (стальс 316L) с ячейкой размером 20 ppi (рис. 4).
Рисунок 2
Рисунок 3
Рисунок 4
3. Достоинства и недостатки процесса по сравнению с литьем в песчаные формы
Достоинства:
Высокое качество отливок при существенном сокращении трудоемкости и себестоимости процесса, которое позволяет:
- Резко уменьшить затраты на оборудование;
- Сократить число технологических операций;
- Сократить операции финишной обработки отливок;
- Сократить трудозатраты в 2-4 раза;
- Снизить до минимума количество отходов производства;
- Снизить потребление электроэнергии в 2-3 раза;
- Сократить и оптимально использовать производственные площади;
- Благодаря использованию в качестве формовочного материала оборотного кварцевого песка и упрочнения формы вакуумом исключается использование стержней и оборудования для их изготовления;
- Уменьшить затраты на вспомогательные материалы в 3-5 раз.
Именно поэтому этот способ, по сравнению с литьем в песчаные формы, очень эффективен для изготовления различной машиностроительной продукции, например, впускные и выпускные патрубки, головки и блоки цилиндров автомобильных двигателей.
К недостаткам литья по газифицируемым моделям нужно отнести, прежде всего, большое выделение газа при сгорании модели, что при неправильном ведении заливки (заливка должна вестись с определённой скоростью) и при плохой газопроницаемости формовочной смеси ведёт к образованию газовых пор в отливках, уменьшающих их прочность.
Разработка технологии процесса изготовления отливки
... металла по разъему формы; Рисунок 1.2 - Схема расположения отливки в нижней полуформе базовая поверхность отливки и поверхность подвергаемая механической обработке расположены в одной полуформе; применяется неразъемная модель, что удешевляет ...
Другим существенным недостатком пенопластовой модели является потеря точности при уплотнении формовочной смеси из-за податливости пенополистирола. Решить эту проблему можно с помощью электромагнитного поля и замены формовочной смеси железными опилками.
Список использованной литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/semestrovaya/lite-po-gazifitsiruemyim-modelyam-2/
1. Технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин и др.; Под общ. ред. А.М. Дальского. — М.: Машиностроение, 1977.
2. В.М. Григорьев Литье по выжигаемым моделям: Учебное пособие для студентов — Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2002.
3. http://ru.wikipedia.org/wiki/Литьё.
4. http://remzav.ru/index.php/technology/lgm.
5. http://uas.su/books/spesialmethodsforcasting/71/razdel71.php.
6. Материаловедение и технология металлов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.С. Гаврилюк и др.; Под ред. Г.П. Фетисова. — М.: Высшая школа, 2000.
