Специальные способы изготовления моделей

Специальные способы изготовления моделей применяют для строгого сохранения их формы (что существенно для художественного литья), повышения точности размеров или упрощения изготовления. К ним относят применение холодильников и стержней, а также выпадающих вставок.

  • 1. Холодильники применяют для предупреждения образования искаженной поверхности (утяжин) на моделях либо с большой разностеннос- тью, либо массивных целиковых. При этом способе под холодильником понимают модель-вставку из того же модельного состава, которую вставляют в пресс-форму для уменьшения толщины стенки модели, выполняемой последующей запрессовкой (или заливкой). Примером могут служить постаменты для художественных отливок каслинского литья.
  • 2. Стержни применяют для уменьшения толщины стенок модели или отливки, что уменьшает и выравнивает их усадку, а также для сокращения расхода модельного материала и металла. Обычно такие стержни изготавливают из песчаных смесей со связующим — жидким стеклом или по нагреваемым металлическим пресс-формам на пескодувной машине. В этом случае связующим материалом служит смола горячего отверждения пульвербакелит. Получаются полые стержни из огнеупорной оболочки. В ряде случаев такие стержни оставляют внутри отливки (не удаляют). Установку стержней в пресс-форму осуществляют на специальных знаках из металла или материала стержня. В первом случае, применяемом для стержней, оставляемых в отливках, концы металлических знаков отрезают и расклепывают. Во втором случае в отливке в местах знаков остаются отверстия, через которые можно удалить стержень.

В настоящее время предложен новый способ получения пустотелых отливок по выплавляемым моделям без применения стержней, который заключается в следующем. Сначала изготавливают половинки модели будущей отливки из легкоплавкой массы но оригиналу, выполненному художником, обычным способом в отрытых гипсовых пресс-формах с применением виксинта (ласила) или без него. Затем половинки модели спаивают горячим электролобзиком или электропаяльником, просверливают отверстия и в них вставляют металлические трубки, выполненные из нержавеющей стали, диаметром 6—10 мм (рис. 19.5). В дальнейшем изготавливают литниковую систему из легкоплавкой массы, например из ПС50, и проводят сборку блока.

Собранный модельный блок

Рис. 19.5. Собранный модельный блок:

  • 1 трубки для заполнения формы огнеупорной массой; 2 — литниковая система;
  • 3 восковая модель (в разрезе)

Собранный блок помещают в вибровакуумную установку, устанавливают на резиновый поддон чашей вниз, накрывают опокой, на которую устанавливают резиновую манжету, поскольку при заливке и твердении формовочная смесь увеличивается в объеме. Далее опоку заливают приготовленной предварительно дегазированной формовочной гипсо-динасовой или гипсо- кристобалитовой смесыо и дегазируют при остаточном давлении 101 Па в течение 3—4 мин (рис. 19.6). Перед заливкой блока моделей, помещенного в трубчатую опоку, формовочная смесь предварительно дегазируется в течение 2—3 мин при остаточном давлении ~ 104 Па.

Во время вибровакуумирования удаляются воздушные пузырьки, адсорбированные на поверхности блока, и формовочная смесь по трубкам за-

Заливка опоки в вибровакуумной установке гипсо-динасовой массой и вибровакуумирование при остаточном давлении 10 Па

Рис. 19.6. Заливка опоки в вибровакуумной установке гипсо-динасовой массой и вибровакуумирование при остаточном давлении 104 Па:

  • 1 манжета; 2 — опока с залитой смесью; 3 — вибратор; 4 — резиновый поддон;
  • 5 — насос

полняет полость восковки, где продолжается ее затвердевание. Таким образом, внутри восковки образуется «псевдостержень», который заполняет внутренний объем восковки. Время его заполнения зависит от остаточного давления в установке, диаметра отверстий трубок и внутреннего объема восковки.

После затвердевания манжету удаляют, излишек смеси срезают и после окончательного затвердевания форма помещается в термическую печь, где происходят вытапливание модельной массы и прокаливание. Прокаленную форму заливают металлом, охлаждают и выбивают из опоки. Затем механическим путем под струей воды удаляют формовочную смесь и отливки отрезают от литниковой системы. Формовочную массу, находящуюся внутри отливки, через трубки удаляют из тела отливки, а если оставшаяся масса в отливке не влияет на внешний вид изделия и замысел художника, ее оставляют в отливке. Затем отверстия зачеканиваются, и отливка поступает на окончательную отделку.

Д. С. Кобзевым проведены расчеты времени заполнения восковки, где результаты расчетов выражены в виде линейных уравнений регрессии (t = = [0,8(10 - + 3,7] • [р~л - 0,6]3 - 4,25<7 + 93,7, где t — время, с; d — диаметр, мм; т — масса, г; р — остаточное давление, 104 Па). Им была предложена формовочная смесь, состоящая из гипсо-иесчано-маршалитовой смеси с отвердителем, способным увеличить время затвердевания до 12—14 мин, и определены технологические параметры процессов формообразования, а также граничные условия по массе и методу изготовления художественных изделий. Было установлено, что благодаря возможности получения оболочки одинаковой толщины, равномерно расположенной по всему изделию, значительно расширяются возможности конструкторов-дизайнеров, проектирующих сложнопрофильные изделия с четкой проработкой мелких частей поверхности художественных изделий.

В настоящее время появились водорастворимые литьевые воски ISMHydrowax, которые поставляются в гранулах. Работа с ними заключается в следующем[1]. Воск расплавляют при 100— 120°С и выдерживают в расплавленном состоянии нс менее 24 ч. Перед началом работы его вакууми- руют и выдерживают под вакуумом не менее 8 ч. Затем воск охлаждают до 72—76°С и шприцем или инжектором производят заполнение холодной эластичной пресс-формы, в которой его выдерживают не менее 3 мин. Растворение проводят в воде при комнатной температуре в течение 5 мин.

С помощью растворимого воска можно значительно улучшить приведенный технологический процесс и получить более точную восковку, отливая ее целиком (в приведенном процессе модель собиралась из двух половинок). Примером работы с растворимым воском может послужить процесс получения целиковой пустотелой модели шахматной фигурки (рис. 19.7).

Изготовление пустотелой восковой модели с помощью растворимого воска

Рис. 19.7. Изготовление пустотелой восковой модели с помощью растворимого воска:

а — мастер-модель; б — ласиловая пресс-форма для мастер-модели; в — стержень, полученный прототипированием 3D; г — ласиловая пресс-форма для стержня; д — пресс- форма для стержня, заполненная растворимым воском; е — стержень из растворимого воска в пресс-форме для мастер-модели; ж — заполнение пресс-формы составом ПС50; з получение пустотелой отливки из ПС50 удалением в воде растворимого воска; и

собранный блок восковок

Для получения восковой модели изготавливается мастер-модель (см. рис. 19.7, а)} а по ней — ласиловая пресс-форма (см. рис. 19.7, б). Затем методом прототипирования в программе 3D гипсовая модель уменьшается на толщину будущей оболочки. Получается стержень, и к нему (см. рис. 19.7, в) прикрепляются знаки.

По полученному стержню изготавливается ласиловая пресс-форма (см. рис. 19.7, г), которая заполняется растворимым воском (см. рис. 19.7, д). Стержень из растворимого воска устанавливается в пресс-форму для мастер-модели (см. рис. 19.7, е) и заполняется парафин-стеариновым составом ПС50 (см. рис. 19.7, ж).

Затем полученную модель из растворимого и обычного состава ПС50 помещают в воду, в которой растворимый воск удаляется (см. рис. 19.8, з). Полученные пустотелые модели собирают в модельные блоки (см. рис. 19.7, и) и заливают огнеупорной формовочной смесью, которая проходит обработку в вибровакуумной установке при давлении не более 10 Па в течение 2—3 мин для удаления воздуха. Далее технологический процесс литья по выплавляемым моделям продолжают но стандартной методике.

Приведенный технологический процесс получения пустотелой отливки особенно эффективен, если его применить при изготовлении ювелирных изделий из драгоценных металлов, поскольку оболочку изделия можно получить толщиной ОД мм, что уменьшает стоимость ювелирных украшений. С помощью растворимых восков можно получать модели с полостями, которые нельзя выполнить другими способами из-за малых и сложных размеров поднутрений.

Получение отливок с равными тонкими стенками, выполненных из песка, пульвербакелита и пр., без применения стержней является новым процессом. При его использовании улучшается точность отливок (так как отливка заливается целиком), увеличивается производительность труда, исключаются операции по изготовлению и установке стержней. Отливки получаются плотными, лишенными пороков газоусадочного происхождения.

Выпадающие вставки (выпадающие твердые модели) применяют для ускорения затвердевания модели, уменьшения расхода модельного состава и облегчения его выплавления из формы. Наибольшее распространение получили выпадающие вставки стояков с литейными воронками (рис. 19.8)[2]. Их изготавливают из металла, дерева и пр. и покрывают слоем модельного состава. Такие вставки при ноднлавлении модельного слоя выпадают, образуя в модели полость: они могут применяться много раз.

Применение выпадающих вставок для стояков и прибылей

Рис. 19.8. Применение выпадающих вставок для стояков и прибылей:

1 — модели отливок; 2 — слой модельного состава; 3 — выпадающая вставка

Охлаждение и хранение моделей. Модели, извлеченные из пресс-формы, обычно выдерживаются несколько часов при температуре 15—20°С до их остывания и получения постоянной конфигурации и постоянных размеров. Выдержку необходимо проводить при постоянной температуре, так как изменение температуры влечет за собой изменение формы модели и размеров. Например, при повышении температуры от 20 до 25°С размеры модели увеличиваются на 0,2%, что недопустимо, особенно если отливается художественное изделие с мелким рельефом (складки одежды, черты лица и ир.).

Для исключения этих дефектов прибегают к следующему:

  • • применяют помещения с кондиционером;
  • • хранят модели в воде либо в передаточных и охлаждаемых шкафах;
  • • модели, склонные к короблению, хранят в воде, в подвешенном состоянии или на специальных подкладках;
  • • время хранения моделей должно быть ограничено во избежание коробления моделей и их запыления;
  • • пресс-формы перед хранением должны быть очищены и собраны, а металлические — смазаны.

  • [1] Лившиц В. Б. Технология литья художественных изделий.
  • [2] Лившиц В. Б. Художественное литье. Материалы, технология, практика, М.: РИПОЛ-клас-сик, 2004.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >