Представиться системе:

Разделы


Литво за моделями, що витоплюються (рус. Литье по выплавляемым моделям)


Загальна схема виготовлення виробів

 

Литво за моделями, що витоплюються є одним з найдавніших 5 тис. р. до Р.Х. і в той же час одним з прогресивних процесів виготовлення точних і складних виливків з будь-яких сплавів, масою від декількох грамів і майже необмеженою вагою (пам’ятники, дзвони), з товщиною стінки 0,5…1 мм і якістю поверхні за 4…6 класом.

У 1995 році в Україні було 120 цехів і дільниць ЛВМ, 70% з них мали потужність приблизно 125 т на рік.

Вихідними даними для розрахунків дільниці є: виробнича програма, вид технологічного процесу, прийнятий режим роботи цеху, а також нормативні дані.

Сучасний процес виготовлення виливків за ЛВМ складається з наступного:

-         з легкоплавкого модельного матеріалу виготовляють моделі виливка і ливникової системи (або примусовим заповненням прес-форми, вирізанням, ліпленням);

-         моделі збираються у блоки;

-         на блоки наноситься шарами спеціальна суспензія зі зв΄язуючого компоненту в пиловидного вогнетривкого матеріалу;

-         шар суспензії присипається піском і просушується;

-         потім моделі витоплюються;

-         форми прожарюють і заливають металом.

 Особливості процесу

  1. Використання разової моделі. Для кожного виливка своя модель, яка після виготовлення форми виплавляється.
  2. Модель не має площини роз΄єму і знакових частин, її контур повторює форму виливка.
  3. Формувальна суміш – рідка суспензія з пиловидним вогнетривом і засипкою піском.
  4. Керамічна форма не має площини роз΄єму.
  5. Форми мають високу точність розмірів і чистоту поверхні.

Метал заливається у форми прожарені до 900˚С, що забезпечує сприятливі умови заповнення форми і живлення виливків.

Виробнича програма:

Таблиця 1 – Номенклатура виливків

Інд.

поз.

Найменування

виливка

Матеріал

виливка

Маса

виливка, грам

ТО

1

Кінь

БрАЖ

 

20…500

Природне старіння

2

Ведмідь

20…500

3

Лев

20…500

4

Тура

20…500

5

Медаль

20…500

6

Пацюк

20…500

7

Собака

20…500

8

Кіт

20…500

9

Кентавр

20…500

10

Дракон

20…500

11

Грифон

20…500

12

Свічник

20…500

 

Тип технологічного устаткування обирають, виходячи з особливостей прийнятого технологічного процесу та умов забезпечення належної якості продукції.

Допоміжне устаткування обирають в кількості, необхідній для забезпечення безперебійної роботи технологічного устаткування.

Виготовлення виливків обраним технологічним процесом складається із наступних технологічних операцій:

-   виготовлення майстер-моделей та роз’ємної гумової прес-форми;

-   виготовлення воскових моделей виливків та елементів ливникової системи;

-   збирання “воскових” моделей у блоки;

-   приготування формувальної суміші та заливання опок;

-   витоплювання модельного складу та прожарювання форм;

-   плавка сплавів і заливання форм;

-   гідравлічне вибивання залитих форм;

-   хімічне видалення залишків формувальної суміші;

-   відрізання ливникової системи;

-   контроль якості виливків

-   хімічний аналіз;

-   доробка виливків та фінішні операції.

Оскільки, при розвитку підприємства можливе збільшення потужності дільниці, а також перехід на виготовлення інших видів виробів, необхідно враховувати, що ці зміни викликають зміни у витрачанні рідкого металу, формувальної суміші, модельного складу.

 

Відділення виготовлення майстер-моделей та гумових прес-форм

Першою стадією технологічного процесу литва за моделями, що витоплюються, є виготовлення майстер-моделі (еталона) художнього виливка. Для виготовлення еталона моделі використовується пластилін..

Згідно аналізу виробничої програми в ливарному комплексі виготовляється декілька найменування виливків, які виготовляються методом лиття за моделями, що витоплюються. Для кожного найменування виливка виготовляється окрема прес-форма.

Прес-форми: моделі, що витоплюються виготовляють примусовим заповненням модельної композиції у прес-форми. Як правило, прес-форми складаються з двох частин – з вертикальним або горизонтальним роз΄ємом. Можуть бути гумові, пластмасові (рідко дерев’яні), а найчастіше металеві. Розміри і чистота поверхні повинні забезпечувати необхідну шорсткість поверхні виливка. Отвори в моделях виготовляють за допомогою рухомих і нерухомих деталей. Складні отвори і порожнини роблять керамічними або розчинними вставками. У прес-формах передбачається порожнина для виготовлення моделі ливникової системи з вентиляційними системами для своєчасного видалення повітря з робочої порожнини. Точна зборка половин забезпечується направляючими штирями. Для вилучення моделей прес-форми мають спеціальні штовхачі. Для великих прес-форм конструктивно передбачається примусове охолодження.

Прес-форми для серійного і масового виробництва

     За таких умов доцільно так виробляти прес-форму, щоб конфігурація і розміри моделі були максимально наближені до готової моделі. Такі форми виготовляють багато гніздовими.

    В серійному виробництві використовують сталеві і алюмінієві прес-форми, вироблені механічними засобами.

    В масовому виробництві – сталеві, у яких просування стрижнів, матриць і закриття прес-форм здійснюється рейковими, гвинтовими, пневматичними та іншими механізмами.

 

Відділення виготовлення воскових моделей

В модельному відділенні застосовується технологічний процес одержання воскових моделей у гумових прес-формах, методом заповнення прес-форми розплавленим (пастоподібним) модельним складом під тиском.

У відділенні здійснюються наступні технологічні операції:

-   охолодження гумових прес-форм;

-   нанесення розділового покриття на внутрішню поверхню гумових прес-форм;

-   заповнення гумових прес-форм модельним складом;

-   охолодження гумових прес-форм;

-   вилучення воскової моделі із форми;

-   збирання блоків воскових моделей.

Модельні матеріали і вимоги до них

Основні вимоги до модельних матеріалів:

  1. Стабільна температура каплепадіння і розм’якшення;
  2. Стабільна усадка при охолодженні і стабільне розширення при нагріванні.
  3. Чітке відтворення контурів робочої порожнини прес-форми з мінімальною шорсткістю поверхні.
  4. Оптимальна рідкотекучість при заповненні прес-форми і витоплюванні з керамічних форм.
  5. Оптимальна міцність і твердість.
  6. Хімічна інертність до матеріалів прес-форми і керамічної форми.
  7. Можливість якісної змочуваності поверхні рідкою суспензією.

 

Воскоподібні модельні композиції.

Парафін – продукт возгонки нафти, бурого вугілля і горючих сланців і є сумішшю вуглеводнів. Це дешевий і недефіцитний продукт, дуже пластичний. Tпл = 42…70˚С, схильний до розм’якшення при Т ≤ 28˚С, має невисоку міцність. Колір від сірого до чорного.

Стеарин – продукт переробки рослинних і тваринних жирів, є сумішшю жирних кислот. Це аморфна біло – жовта маса.  Tпл = 53…65˚С. Підвищує температуру розм’якшення композицій, схильний до взаємодії з ЕТС, омилюється.

Буровугільний віск – продукт переробки бурого вугілля – це суміш воску, смол і гудронових (асфальтоподібних) – темно-бурого кольору – має значну твердість, крихкість, високу в’язкість у розтопленому стані. Tпл = 82…92˚С.

Церезин – суміш твердих високомолекулярних вуглеводнів метанового ряду, аморфний стан світло – жовтого кольору. Це складова нафтового озокериту з церезинових відкладень марок 67, 75, 80 (цифра – температура каплепадіння). Синтетичний церезин марок 90, 93, 100 синтезують з оксиду вуглецю і водню. Має підвищену пластичність і теплостійкість в порівнянні з парафіном і стеарином, але має значну лінійну усадку, невисоку міцність і твердість.

Етилцелюлоза – мілкокристалічний білий або світло-жовтий порошок з температурою плавлення 160…180˚С – різновид простих ефірів целюлози. Необмежено змішується з рідким парафіном і стеарином, має високу теплостійкість і міцність, але при цьому велика усадка.

Торф’яний віск – продукт обробки торфу розчинниками, має високу міцність і теплостійкість, ніж парафін і стеарин. Недоліком є крихкість, підвищена в’язкість в розплавленому стані, прилипаємість до оснастки.

Кубові залишки – продукт крекінгу парафіну – суміш високомолекулярних граничних і неграничних вуглеводнів. Температура розм’якшення ≈ 35˚С, надає композиціям пластичності, але має малу міцність.

Приготування модельних композицій

Приклади:

1.  Приготування легкоплавких модельних композицій робиться на водяних, гліцеринових або олійних банях з електричним, або газовим підігрівом – термостати. Вихідні матеріали подрібнюють на шматки розміром 30…50 мм і по мірі зростання температури плавлення завантажувати у ємність. Після розплавлення ретельно перемішують і фільтрують крізь металеву сітку вічком 02.

2.  Приготування композицій з етилцелюлозою. Розплавляють парафін або стеарином, доводять температуру розплавлення до 120…140˚С і поступово додають етилцелюлозу при постійному перемішуванні. Після розчинення етилцелюлози додають решту компонентів, ретельно перемішують і фільтрують.

Для прискорення охолодження і зменшення усадки, модельні композиції використовують у пастоподібному стані, для цього в рідкий модельний склад замішують повітря і охолоджують до пастоподібного стану. Пастоподібні композиції готують у лопатевих, поршневих і шестеренчастих змішувачах.

3.  Приготування тугоплавких модельних композицій робиться у поворотних електропечах з регулюванням температури у тиглях з корозійностійкої сталі. З початку розплавляють каніфоль і додають церезин, нагрівають до 140…160˚С, фільтрують і піднімають температуру до 200…220˚С і поступово засипають полістирол при постійному перемішуванні. Після розчинення полістиролу композицію витримують 30…40 хвилин при 200…220˚С, після чого охолоджують доки не закінчиться вихід повітряних і газових пухирів, але не нижче 180˚.

Виготовлення моделей

Процес виготовлення складається з певних послідовних операцій:

-       підготовка прес-форми;

-       заповнення робочої порожнини модельною композицією;

-       витримка для затвердіння моделі;

-       розборка прес-форми і виштовхування моделі;

-       витримка моделі до остаточної усадки.

 

Підготовка прес-форми – очищення від залишків, змащення робочих поверхонь і складання. Змащування наносять тонким шаром або пензлем, або пульверизатором (залежно від розмірів і серійності) – найчастіше чиста трансформаторна олія.

Заповнення прес-форми – або вільною заливкою, або запресовкою пастоподібної композиції, або запресовкою підігрітого порошкоподібного, або гранульованого складу на основі пластичних мас.

Спосіб вільної заливки має обмежене використання із-за підвищеної усадки і зниження розмірної точності. Так можна виготовляти моделі з карбамід них композицій або моделі з порожнинами: їх виготовляють при товщині стінки виливка ≥ 8 мм шляхом заливання рідкої композиції до утворення корки 1,5…2,0 мм і виливання решти рідини і так декілька разів, щоб мати моделі необхідної міцності.

Заливання під тиском – можна здійснити двома шляхами: 1 – поршнем, 2 – стиснутим повітрям. Причому тиск в обох випадках підтримується до повного затвердіння маси у стояку. Такий спосіб дозволяє отримувати моделі точні за розмірами, без усадкових дефектів з композицій. Які мають мінімальну текучість.

Запре совка пастоподібної композиції:

-       робиться ручними, механічними або автоматичними штирями;

-       використовують на десятипозиційних карусельних автоматах моделі 653 (шприц - машини).

Охолодження моделей – при цьому із-за усадки можуть змінюватися розміри. Тому треба дочекатись повного охолодження, бо суспензія може відшаровуватись і потріскатись, але час охолодження досить довгий, тому роблять це примусово або у холодній проточній воді, або повітрям. Великі моделі із-за жолоблення і виникнення внутрішнього напруження примусово охолоджувати не радять.

    Доробка моделей – заусенці зачищають вручну спеціальними ножами.

Залишки змащувальних рідин видаляють стиснутим повітрям або промиванням моделей у СМЗ.

     Зберігання моделей – умова одна – температурний режим, щоб не було їх розм’якшення.

     Збирання моделей у блоки. Об’єднання моделей в блоки підвищує продуктивність праці, вихід придатного, економію металу на ливникових системах.

    Моделі можна збирати: паянням, приклеюванням, механічним скріпленням.

    Паяння – моделі виливків приєднують до ливникової системи вручну підігрітим ножем або електричним паяльником з пласким «жалом». Для мілких деталей стояк виготовляють з каркасу алюмінієвого сплаву з нанесенням 2…5 мм шаром модельної композиції.

    Склеювання – застосовують для модельних композицій, які не підлягають пайці, наприклад, [КбБк98 – 2], тобто розчинні.

    Механічне скріплення – застосовують у серійному і масовому виробництві і здійснюється шляхом нанизування секцій моделей з живильниками і кільцями на стояк. Також можна скріплювати моделі на стояку з механічним зажимом.

         Формувальні матеріали:

  1. Пиловидний кварц (маршаліт) марок КП-1, КП-2, КП-3;
  2. Кремнійорганічний зв’язувальний компонент ЕТС-32, ЕТС-40, ЕТС-50.
  3. Ацетон.
  4. Кислота хлорна;
  5. Гіпс високоміцний марок Г-10…Г-22.
  6. Пісок кварцовий.

 

Порядок операцій

  1. Підготовка прес-форми (очищення, змащення робочої порожнини, збирання).
  2. Приготування модельного складу.
  3. Заповнення прес-форми модельним складом.
  4. Витримування моделі.
  5. Розкриття прес-форми, та вилучення моделі.
  6. Збирання моделей у блоки.
  7. Приготування вогнетривкої суспензії.
  8. Виготовлення оболонки на моделі.
  9. Витоплювання моделей у гарячій воді при температурі 90-100 0С.
  10. Встановлення оболонок у контейнер, та засипання їх сухим наповнювачем.
  11. Прожарювання оболонок при температурі 950-10000С, з метою видалення залишків моделі та зміцнення оболонки.
  12. Заливання форм металом.

 

Таблиця 2 - Обладнання та його характеристика

 

Обладнання

Призначення

Технічна характеристика

  1.  

Установка 652А

Приготування модельного складу

Продуктивність, л/год

Температура модельної пасти на виході, 0С

Вміст повітря в модельній пасті, %

500

 

40-60

0-20

  1.  

Автомат 653

Виготовлення модельних ланок

Продуктивність, запр/год

Хід рухомої плити, мм

Зусилля стиску прес-форм, Н

250

160

10000

  1.  

Агрегат 662А

Приготування вогнетривкого покриття

Продуктивність, м3/год

Об’єм проміжного баку, л

0,125

9,5

  1.  

Автомат 6А67

Нанесення вогнетривкого покриття

Продуктивність, покр/год

Температура охолоджуючої води, 0С

200

 

10-20

  1.  

Установка 6А82

Повітряно-аміачне сушіння покриття

Продуктивність, блоків/год

Номінальна кількість шарів покриття

200

 

5

  1.  

Установка 672

Виплавлення модельного складу

Продуктивність, блоків/год

Робоча температура виплавляючої води, 0С

200

 

95-98

  1.  

Лінія формовки, заливання та охолодження АВА730Л

Отримання готових блоків виливків

Продуктивність, опок/год

Час прожарювання, год

Температура прожарювання, 0С

Кількість опок в лінії

7

8

1000-1100

140

  1.  

Установка 6А92

Очищення виливків (видалення кераміки)

Продуктивність, блоків/год

Циліндр зажиму: діаметр, мм

                           робочий хід, мм

100

160

100

  1.  

Прес 6А93

Відокремлення виливків

Продуктивність, блоків/год

Найбільше зусилля, що розвивається циліндрами, кН:

Верхнім підпертя

100

 

630

50

  1.  

Автомат 6Б95

Очищення поверхні виливків від залишків форми  вилуджування кераміки)

Продуктивність, кг/год

Повний час обробки, хв

Температура лугу, 0С

250

150-300

150

 


Информация представлена на сайте исключительно для ознакомления.
Организаторы сайта не несут ответственности за последствия использования данных, указанных на сайте. Авторские права на статьи принадлежат их авторам. Мнения авторов статей необязательно совпадают с мнением и точкой зрения организаторов сайта.