4. Оболочковое литье
Литье в оболочковые формы – процесс получения отливок из расплавленного металла в формах, изготовленных по горячей модельной оснастке из специальных песчано-смоляных смесей.
Оболочковые формы обладают следующими свойствами: достаточной прочностью, газопроницаемостью, податливостью, негигроскопичностью.
Технологический процесс литья в оболочковые формы (рис. 4.1, 4.2) начинается с того, что предварительно нагретую плиту, к которой закреплена металлическая модель, покрывают смесью из термореактивной смолы. Под действием тепла смола плавится, на модельной плите образуется однородная полутвердая оболочка. Для удаления избытка смеси бункер переворачивают. Модельную плиту дополнительно подогревают для окончательного отверждения оболочки. Твердую оболочку-полуформу снимают с модельной плиты и соединяют с соответствующей другой оболочкой-полуформой. Соединенные между собой оболочки помещают в опоку и засыпают формовочной смесью.
- Рис. 4.1. Последовательность изготовления оболочковой формы
Рис. 4.2. Изготовление оболочковой формы в бункере
Изготовление оболочковой формы в бункере: а — поворот плиты с моделью; б – закрепление плиты на бункере; в – поворот бункера для формирвания оболочки; г – возвращение бункера в исходное положение; д – возвращение плиты в исходное положение; 1 – подмодельная плита с моделью; 2 – сформировавшаяся керамическая оболочка; 3 – бункер; 4 – термореактивная смесь
Оболочковые полуформы скрепляют зажимами или склеивают по разъему. Полученную оболочковую форму заливают в вертикальном горизонтальном положении. Форма после заливки легко разрушаются при выбивке.
Толщина керамической оболочки зависит от температуры модельной плиты и от времени выдержки на ней смеси (рис. 4.3).
Рис. 4.3. Изменение толщины оболочки в зависимости от температуры модели и времени выдержки
Изменение толщины оболочки в зависимости от температуры модели (а) и времени выдержки (б): 1 – температура модели 260°С; 2 – 165°С
Отверждение термореактивных смол при низких температурах протекает медленно. С повышением температуры скорость отвердевания возрастает и при 300—350°С измеряется секундами. Дальнейшее увеличение температуры приводит к разупрочнению смеси. При 900°С смесь полностью теряет прочность, что обеспечивает хорошую выбиваемость оболочковых форм.
В качестве связующего наибольшее применение получил бакелит в виде мелкого порошка, состоящий из смеси фенолформальдегидной смолы с уротропином.
Прочность керамической оболочки определяется количеством связующего, который обычно добавляют 5—8% в зависимости от литейного сплава и конфигурации отливки.
Предупредить прилипание смеси к металлической модели и облегчить съем оболочек без повреждений помогают разделительные составы (силиконовая жидкость, минеральные масла и др.). Покрытия наносят с помощью пульверизатора на горячие модельные плиты.
Литье в оболочковые формы черных и цветных сплавов позволяет получить более качественную поверхность по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы, но в то же время несколько уступает литью по выплавляемым моделям.
В оболочковых формах изготавливают отливки массой 0,2…100 кг с толщиной стенки 3…15 мм из всех литейных сплавов для приборов, автомобилей, металлорежущих станков.
Одним из главных недостатков технологии литья в оболочковые формы – обильное выделение вредных веществ при заливке металла. Заливка сопровождается выгоранием связующего. Обеспечение нормальных условий труда достигается созданием местной приточно-вытяжной вентиляции. К недостаткам относятся высокая стоимость смесей, ограниченный размер отливок (до 1500 мм).
Преимущества способа литья в оболочковые формы: возможность получения тонкостенных отливок сложной формы; гладкая и чистая поверхность отливок; качественная структура металла за счет повышенной газопроницаемости форм; возможность автоматизации; небольшие допуски на обработку резанием.