Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Литье в постоянные металлические формы (кокили) - один из распространенных прогрессивных спосо­бов, которым можно получать отливки из чугуна, стали и цветных сплавов. Кокили - литейные формы много­кратного использования (5000 раз при заливке чугуна, 700 раз при заливке стали). Их изготовляют из чугуна или стали, цельными и разъ­емными. Наибольшее рас­пространение получили разъ­емные кокили, состоящие из двух частей с горизонтальной или вертикальной плоско­стью разъема (рис. 18.5).

Процесс литья в кокили включает следующие опера­ции: очистку кокиля, нанесение на внутреннюю полость кокиля огнеупорной обмазки для предотвращения по­верхностной закалки стали и отбеливания чугуна, нагрев кокиля до 200-300 °С, сборку полуформ, заливку распла­вленного металла. Производительность труда при литье в кокили значительно повышается при использовании многопозиционных машин карусельного типа, на опреде­ленных позициях которых последовательно выполняется одна из операций.

Преимуществами литья в кокили по сравнению с литьем в разовые песчано-глинистые формы являются: получение отливок более точных размеров и форм, мел­козернистая структура металла, обеспечение высокой производительности труда, более низкой стоимости от­ливок, улучшение условий труда литейщиков и т. д. Не­достатки метода - высокая стоимость кокилей, низкая газопроницаемость и податливость металлической фор­мы, приводящая к образованию газовых раковин и тре­щин в отливках.

Центробежное литье - высокопроизводительный спо­соб изготовления отливок тел вращения с центральным отверстием - труб, втулок и др., а также фасонного литья. Сущность литья заключается в том, что распла­вленный металл заливается во вращающуюся форму. Под действием центробежных сил он отбрасывается к стенкам формы, затвердевает, получая плотную струк­туру без усадочных раковин. Неметаллические включения собираются на внутренней стороне отливки и удаляются при дальнейшей механической обработке.

Для центробежного литья применяют два типа ма­шин: с горизонтальной и вертикальной осями вращения формы. В машинах с горизонтальной осью вращения (рис. 18.6, а) металл из ковша 1 через желоб 2 заливается во вращающуюся форму 3, где затвердевает. После охла­ждения готовая отливка с помощью специальных при­способлений извлекается из формы. Отливки получаются точной конфигурации, с малой шероховатостью поверх­ностей и имеют плотную мелкозернистую структуру ме­талла.

Центробежным литьем получают отливки из чугуна, стали и цветных сплавов.

Машины с горизонтальной осью вращения приме­няют для изготовления чугунных и стальных труб, вту­лок и других тел вращения с отверстием. Машины с вертикальной осью вращения (рис. 18.6,6)-для получения фасонного литья малой высоты.

Центробежное литье обеспечивает высокую произво­дительность труда, не требует изготовления стержней и затрат на формовочные смеси, обеспечивает высокое качество отливок, сокращает потери от брака, улучшает условия труда и т. д.

Литье под давлением - один из производительных и точных методов литья, применяемый для получения отливок мелких и средних размеров из сплавов цветных металлов (цинковых, алюминиевых, медных и маг­ниевых). Литейную пресс-форму изготовляют обычно из углеродистой или легированной стали разъемной, состоя­щей из подвижной и неподвижной частей, образующих полость для заливки металла.

Сущность процесса литья заключается в том, что рас­плавленный металл заполняет пресс-форму 1, 2 под да­влением поршня 3. После затвердевания металла форма раскрывается и отливка извлекается (рис. 18.7, а).

Применяют поршневые машины с горячей и холод­ной (горизонтальной или вертикальной) камерой прессо­вания. Поршневые машины с горячей камерой прессова­ния применяют для изготовления небольших отливок из магниевых и цинковых сплавов. Камера прессования ука­занных машин располагается в обогреваемом тигле 4.

При движении прессующего поршня вниз определенное количество металла через отверстие 5 поступает в металлопровод 6 и далее заполняет полость пресс-формы (рис. 18.7,4).

Машины с холодной камерой прессования исполь­зуют в основном для литья корпусных деталей из более тугоплавких цветных сплавов: алюминиевых и медных. В этих машинах расплавленный металл мерными дозами заливают в камеру прессования, в которой прессующий поршень перемещается в горизонтальной или вертикаль­ной плоскости (рис. 18.7, б, в). Наиболее эффективны ма­шины с горизонтальной холодной камерой прессования, так как здесь снижаются гидравлические потери и отсут­ствует пресс-остаток металла.

Литье в оболочковые формы - один из точных мето­дов, применяемый в массовом и крупносерийном про­изводствах для изготовления фасонных отливок из стали, алюминиевых и медных сплавов. Для получения оболо­чек используют смесь кварцевого песка с термореактив­ной смолой, которая при 100 -200 °С расплавляется, а при дальнейшем нагреве до 200 -250 °С необратимо за­твердевает, поэтому подмодельную плиту и металличе­скую полумодель нагревают до 200 -250 °С. Модель / покрывают разделительным составом (например, сили­коновой жидкостью), затем ее вместе с подмодельной плитой 5 закрепляют на бункере 2, в котором находится песчано-смоляная смесь 3 (рис. 18.8, а, б). Бункер перево­рачивают (рис. 18.8, в), и смесь, соприкасаясь с нагретой моделью, плавится, образуя оболочку 4 толщиной 5-15 мм (рис. 18.8, д). При возвращении бункера в исходное положение (рис. 18.8, г) модель с образованной оболочкой 4 снимают (рис. 18.8, д) и просушивают в электрической печи при температуре 300 -350 °С (в течение 1 - 3 мин). Отвердевшую оболочку снимают с полумодели. Так же изготовляют вторую полуформу. Далее полуформы со­бирают, склеивают, при необходимости устанавливают стержень. Полученную оболочковую форму укладывают в опоку и засыпают песком (рис. 18.8, е). Металл зали­вают в формы через литниковый канал и после его охла­ждения форму разрушают, а отливку подвергают даль­нейшей обработке.

Литье в оболочковые формы легко механизируется и автоматизируется. Получили распространение одно-, двух- и четырехпозиционные машины с полуавтоматиче­ским или автоматическим управлением.

Литье в оболочковые формы обеспечивает высокую точность размеров отливок (до 12-13-го квалитетов точ­ности), малую шероховатость поверхностей, высококаче­ственную структуру металла, снижение брака литья, вы­сокую производительность труда, снижение затрат на последующую механическую обработку (в некоторых случаях механическая обработка вообще не требуется) и т. д.

Литье по выплавляемым моделям, являющееся одним из древнейших методов художественного и производ­ственного литья, получило в последние годы большое распространение в промышленности. Это объясняется высокой точностью получаемых отливок. Однако слож­ность и высокая трудоемкость технологического процес­са, высокая стоимость отливок заставляют применять этот способ лишь для изготовления отливок особо слож­ной формы или из труднообрабатываемых легированных сталей и твердых сплавов в массовом или крупносерий­ном производствах.

Литье по выплавляемым моделям включает следую­щие этапы. Сначала изготовляется модель-эталон отлив­ки из легкообрабатываемого сплава (алюминиевого или медного). По металлическому эталону изготовляют пресс-форму, в которой прессуют модель из легкоплав­ких материалов (парафина, стеарина, полистирола, цезерина, воска и др.). Такую модель покрывают огнеупорным составом - керамической суспензией и кварцевым пе­ском, а затем просушивают при 150 -200 °С. Эту опера­цию повторяют многократно для получения более про­чной формы. При этом расплавленный материал выте­кает из формы. Полученную огнеупорную литейную форму прокаливают в печи при 800 -850 °С. Далее форму устанавливают в опоку с песком или другим наполни­тельным материалом и подвергают обжигу, после кото­рого форма готова к заливке металла. Очистку отливки от остатков керамического покрытия осуществляют вы­щелачиванием с последующей ее промывкой в горячей воде.

При изготовлении мелких и средних деталей целесо­образно изготовлять модельные блоки (на рис. 18.9, а -блок моделей, б - блок, покрытый слоем огне­упорного материала, в - заформованный блок моделей), состоящие из нескольких моделей, связанных литниковой системой.

Для определения эффективности применения любого метода литья необходимо проводить технико-экономиче­ский анализ, учитывающий все производственные фак­торы.

Одним из недостатков процесса литья является отно­сительно большой процент брака. Наиболее характерны­ми дефектами литья являются: трещины, раковины (воз­душные, газовые, шлаковые), ликвация - неоднородность химического состава сплавов, возникающая при их кри­сталлизации, заливы, недоливы, перекосы, коробление и пр.

Для снижения брака в литейном производстве необхо­димо проводить контроль на всех стадиях технологиче­ского процесса литья, а исправимые дефекты и пороки литья (например, открытые раковины, наружные тре­щины) целесообразно исправлять: заваривать, заделы­вать пробками и др.

Из специальных способов литья в настоящее время распространены литье в металлические формы, центробежное литье, литье под давлением, точное литье по выплавляемым моделям, литье методом вакуумного всасывания и литье в оболочковые формы.

Усовершенствование и внедрение специальных видов литья дает возможность получить отливки настолько близкие к окончательному виду изделия, что механическую обработку можно ограничить лишь чистовой и шлифованием.

Литее в металлические формы (кокильное литье)

При литее в металлические формы получаются отливки с хорошими механическими качествами благодаря мелкозернистому строению металла вследствие быстрого остывания. Отливки имеют довольно точные очертания, почти не требующие обработки, а если в них и предусматривается припуск на обработку, то в несколько раз меньше, чем при отливке в песок. При литье в металлические формы отпадают земельное хозяйство, опоки, сушильные печи, а условия работы становятся более гигиеничными (нет пыли от формовочной земли). Из-за массивности металлической формы вес отливаемых деталей ограничен.

В настоящее время с успехом применяют автоматические литейные машины, в которых закрывание и открывание металлической формы механизировано. Удаление газов из газонепроницаемых форм производиться через выпоры, через трехгранные щели и вентиляционные нитяные каналы в плоскости разъема формы, достаточные по сечению для выхода газов, но недостаточные для утечки металла.

Материал для изготовления металлической формы берется в зависимости от заливаемого в него сплава; обычно применяют серый чугун, реже - малоуглеродистую сталь. Температура формы перед заливкой должна быть не ниже 200 o C для стали; для чугуна - 200-300 o C; для алюминиевых сплавов - 250-350 o C; для медных сплавов - 150-200 o C (при массивных отливках - 120-150 o C).

Формы для продления срока их службы смазывают одним из следующих огнеупорных материалов: SiO 2 (кварцевый мукой или маршалитом), MgO (магнезитом), Al 2 O 3 (глиноземом, огнеупорной глиной или бетонитом). FeO · Cr 2 O 3 (хромистым железняком). Связующим веществом при этом обычно служит жидкое стекло.

Перед заливкой медных сплавов металлическую форму не обмазывают, а окрашивают специальной краской из варенного масла с графитом (4%) или просто смазочным маслом с парафином(по 50%) и др. Для алюминиевых сплавов формы смазывают составом из 30 г окиси цинка и 30 г жидкого стекла на 1 л воды или 200 г мела и 30 г жидкого стекла на 1 л воды.

Центробежное литье

При центробежном литье во вращающуюся форму заливают расплавленный металл, который под действием центробежных сил прижимает ее к стенкам и, застывая, принимает желаемую форму. Отливки получаются плотными, так как посторонние включения, равно как и газы, будучи легче металла, оттесняются центробежной силой к внутренней поверхности формы, а основное тело отливки приобретает плотное здоровое строение.

При центробежном литье формы делают из чугуна и хромоникелевой стали. С внутренней стороны поверхности смазываю тих слоем огнеупорного материала.

Удлиненные детали (цилиндры, втулки) отливают на машине с горизонтальной осью, а зубчатые колеса, круги, кольца, гребни винты и арматуру - на центробежной машине с вертикальной осью.

При центробежном литье можно получить отливки любой формы, а не только тела вращения. При так называемом полуцентробежном литье конфигурация отливаемых деталей образуется не только центробежной силой, но и с помощью стержней. Ось вращения формы при этом совпадает с осью симметрии отливки. При центрифугировании металл в форму подается через стояк в центре, а в полость форм, расположенных на горизонтальном столе, он попадает по литниковым каналам. Таким способом можно получить отливки и не имеющие оси симметрии. Любой конфигурации.

Литье под давлением

При литье под давлением расплавленный металл принудительно, под давлением поршня или сжатого воздуха, заполняет стальные формы и застывает в них. вынутая из формы готовая отливка не требует дальнейшей обработки.

При помощи литья под давлением можно получить очень тонкостенные детали (до 0,1 мм) с резьбой, отверстиями и сложной формы. Точность размеров деталей, отлитых под давлением, очень высокая (0,1-0,01 мм). Все отливки получаются совершенно одинаковые и взаимозаменяемыми. Изделия имеют очень мелкозернистую структуру, которая обеспечивает повышенные механические качества.

Производительность одной машины достигает 4000 и более отливок в смену.

В последнее время по способу литья под давлением весьма успешно отливают не только детали из легкоплавких металлов и легких сплавов, но и из сплавов меди - бронзы, латуни. Применяют литье под давлением и для армированных изделий, например, из цинковый и алюминиевых сплавов с залитыми в них стальными, латунными и бронзовыми втулками, сердечниками и т.п.

Для легкоплавких свинцовых и оловянных сплавов формы делают из углеродистой стали, выдерживающей до 50тыс. отливок. Для цинковых сплавов применяют хромоникелевую сталь, выдерживающую до 100 тыс. отливок. Для отливок из алюминиевых сплавов лучшим материалом для форм служит хромовольфрамовая сталь.

Недостатками литья под давлением являются необходимость применения дорогостоящих стальных форм и специальной установки для сжатого воздуха, а также ограниченные размеры и вес отливок. Большие трудности представляет литье под давлением стальных деталей.

Литье в оболочковые (корковые) формы

К передовым технологическим способам литья, позволяющим изготовлять наиболее точные отливки с минимальной механической обработкой, с уменьшением расхода металла на стружку относиться литье в оболочковой форме.

Для получения литья в оболочковые формы на нагретые металлические плиты с закрепленными на них металлическими моделями и литниковой системой наносится слой песчано-бакелитовой смеси. Нагретая до 150-200 o C модельная оснастка расплавляет бакелит. Который смачивает зерна формовочного материала, прилипающего к модели. Избыток смеси, не прилипший к модели, удаляется, а модельная плита с коркой смеси толщиной 7-10 мм помещается в печь, нагретую до 300-350 o C, где быстро (1-3 мин.) происходит затвердевание корки на модели. Жесткая корка, снятая с модели (полуформа), спаривается с соответствующей ей другой оболочковой полуформой и заливается металлом.

Материалом для оболочковых форм, заливаемых, чугуном или цветными металлами и сплавами, служит мелкозернистый кварцевый песок с 10% бакелитовой смолы. С целью улучшения поверхности стальных отливок иногда применяют хромистый железняк, хромомагнезит, магнезит и другие добавки, повышающие огнеупорность, но удорожающие стоимость песчано-смоляной смеси.

Замена обычной песчаной формы только оболочкой (коркой) сокращает расход формовочных смесей на 50-90 %, повышает точность размеров и чистоту поверхности отливки, увеличивает съем с квадратного метра производственной площади, снижает стоимость отливки.

Точное литье по выплавляемым моделям

В этом способе литья модели изготавливается из легковыплавляемого материала - парафина со стеарином и др. на модели, изготовленные с большой точностью, наносится прочная оболочка, которая обеспечивает проведение операций вытапливания моделей, прокаливания и заливки жидким металлом без применения наполнителей и опок, затрудняющих ранее производство точного литья по выплавляемым моделям. На выплавляемую модель наноситься несколько (2-5 слоев), состоящих из кварцевой муки и гидролизованного раствора этилсиликата (или их заменителей). Последний слой наносится из массы, придающей керамической оболочке необходимую прочность после вытапливания модели и прокаливания оболочки. Хорошие результаты обеспечиваются составом из: 40-45% раствора жидкого стекла с удельным весом 1,32 и 60-65 % по весу кварцевой муки (маршалита, молотого кварцевого песка или плавленого кварца), просеянной через сито № 100. нанесенные слои, присыпанные песком, подвергаются воздушной сушке при температуре 20-25 o C в течении не менее 4 час. Или электросушке (10 мин).

При электросушке одновременно вытапливается модель, а при воздушной сушке модель вытапливается 20-40 мин. В термостате, нагретом до 150-180 o C. При вытапливании модельные комплекты помещают литниковой чашей вниз.

После вытапливания модели оболочка нагревается в прокалочной печи, нагретой до температуры 600-650 o C. Затем температура повышается до 900 o C со скоростью примерно 100-150 o C в час. По достижении в печи900 o C, прокаливание заканчивается, оболочка удаляется из печи и подается на заливку.

Во избежании образования окалины на отливку из-за доступа воздуха через оболочку и в целях обеспечения техники безопасности оболочку перед заливкой металлом помещают в кожух из тонкого железа на поддоне и засыпают зазор сухим песком (а при необходимости быстрого охлаждения - металлической дробью), накрыв конической крышкой литниковую чашу. Крышку перед заливкой металла удаляют.

Отливки получаются без швов (у форм нет разъемов), размеры отливок получаются точными, чем при литье в землю, так как здесь исключены причины потери точности от расколачивания формы моделью при ее извлечении, перекос половинок формы, подъем верхней опоки и раздутие формы под давлением жидкого металла и т.п. Точность отливок, получаемых по выплавляемым моделям, достигает ± 0,05 мм на 25 мм длины отливки, а чистота поверхности получается в пределах 4-6-го классов по ГОСТ 2789-51.

Этим способом отливают из стали, чугуна и цветных металлов изделия от нескольких граммов до 50 кг, а художественные отливки - до 100 кг и габаритом до 1,5 м.

Применение точного литья целесообразно ля изготовления деталей; 1) из стали и сплавов трудно поддающихся или не поддающихся механической обработке (режущий инструмент, нуждающийся только в заточке его режущей кромки на наждачном круге); 2) сложной конфигурации, требующей длительной и сложной механической обработки, большого количества приспособлений и специальных режущих инструментов, с неизбежной потерей ценного металла в виде стружки при обработки (турбины лопатки, части механизма швейных машин, охотничьих ружей, счетных машин); 3) художественной отливки из черных и цветных сплавов.

Имеются и многие другие области применения точного литья по выплавляемым моделям.

Литье методом вакуумного всасывания

Сущность литья методом вакуумного всасывания заключается в том, что тонкостенная, непрерывно охлаждаемая водой форма - кристаллизатор, связанная с вакуум - системой, погружается в ванну с расплавленным металлом.

Вакуумным всасыванием заполняется полость кристаллизатор, стенки которого благодаря охлаждению водой обеспечивают интенсивную кристаллизацию от стенок к центру.

Требуемая толщина стенки отливки регулируется продолжительностью выдержки кристаллизатора под вакуумом.

Получение отливок методом вакуумного всасывания осуществляется на специальной установке. Регулирование продолжительности выдержки кристаллизатора под вакуумом возможно с точностью до 0,1 сек. при автоматической установке включения и выключения вакуума.

После снятия вакуума не успевшая закристаллизоваться часть метла стекает обратно в ванну. Отлитая заготовка выпадает сама за счет усадки металла и конусности кристаллизатора.

Бронзовые отливки, полученные методом вакуумного всасывания, имеют лучшую структуру и более высокие механические свойства, чем отливки, полученные другими способами литья.

Изготовление отливок вакуумным всасыванием успешно применяется, например, при получении заготовок для втулок из цветных металлов. Этим способом устраняется брак по газовым раковинам и пористости.

Выбивка, обувка, очистка и контроль литья

В индивидуальном производстве отливку из земляничной формы вынимают вручную, выбивая из опок формовочную смесь, разрыхляя ее ломом и ударяя по поверхности формы и по стенкам опоки.

В современных литейных цехах выбивают литье и стержни из отливок механизированном путем на выбивных решетках.

Выбиваемая земля проваливается через решетку из формы, установленной на опоры. Вибраторы проводят в действие сжатым воздухом, который подводят по трубе, нажимая ногой на педаль.

Стержни из отливок удаляются вручную или при помощи пневмонических вибрационных машин, либо струей вода в гидравлической камере. Отливка в камере помещается на поворотный решетчатый стол и на нее направляется из сопла диаметром 4-8 мм струя воды под давлением 25-100 ат. Вода со стержневой смесью сливается через решетчатый пол камеры в отстойник.

Выбивку отливок производят на решетках при температуре около 1000 o , а транспортировку их в очистное и обрубное отделение - охладительными конвейерами.

Литники и прибыли на стальном литье удаляют дисковой пилой и на отливках из других вязких металлов ленточными пилами. Для удаления прибылей применяют также газовую резку.

Вручную обрубка литников производится с помощью молотка и зубила. У мелких и средних отливок литники удаляют на отрубных прессах; у очень мелких отливок во избежание поломки их - ленточной пилой. Заливы и другие неровности выравниваются ручными или пневмоническими зубилами.

Поверхность мелких отливок успешно очищается от песка во вращающихся барабанах, в которых вместе с отливками загружаются звездочки из белого чугуна; кроме того, изделия очищаются пескоструйными аппаратами.

Очистка пескоструйными аппаратами производится струей сжатого воздуха, несущего с собой кварцевый песок. Песчинки, с силой ударяясь о поверхности отливки, снимают с нее пригоревшую землю, и поверхность становиться чистой, матовой.

В последнее время вместо песка начали применять дробь из белого чугуна, изготовляемую путем разбрызгивания струи жидкого чугуна струей воды или воздуха. Мелкие капли чугуна, быстро охлаждаясь водой, получают твердость белого чугуна. Их отсеивают в виде дробинок размером 0,5-2 мм, а более крупные толкут, и остроугольные осколки добавляют к дроби. При чугунной дроби пыли меньше, и работа протекает в более гигиенических условиях. Расход дроби 2,4-3,5 кг на 1 т литья (меньше, чем расход песка, в 25-35 раз) при давлении воздуха до 5-6 ат.

Для очистки массивных отливок сложной конфигурации применяется гидравлическая очистка струй воды под давлением до 150 ат. Очистка производиться быстро и при полном отсутствии пыли, что очень важно с точки зрения охраны труда рабочих. При гидравлической очистке попутно вымываются из отливок и стержни.

Механизация удаления стержней из отливок введением гидроочистительного устройства и удаления стержней совместно с очисткой поверхности отливок от пригоревшей смеси (пескогидравлическая очистка) снижает трудоемкость очистки примерно в 10 раз.

До обрубки литников и очистки литье осматривают, чтобы выяснить, нет ли в отливках грубых дефектов, вследствие которых передавать литье в очистку и обрубку было бы уже нецелесообразно. Имеются разнообразные классификаторы брака (таблицы и инструкции). Ими пользуются не только при контроле отливок, но и при борьбе с браком и для предупреждения его.

Задачами технического контроля являются анализ брака литейного цеха. Определение различных видов и причин брака и принятие мер по борьбе совместно с администрацией литейного цеха.

Осуществляются контроль исходного сырья и материалов, поступающих в литейный цех, модельного и опочного инвентаря, проверка технологических процессов, готовой продукции на основе существующих технических условий. Контрольный отдел подчинен непосредственно директору завода.

К атегория:

Литейное производство

Cпециальные способы изготовления отливок

В современном литейном производстве широко применяются прогрессивные специальные способы литья: в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, в металлические формы (кокили), центробежное литье, литье под давлением. Главным преимуществом их по сравнению с литьем в песчаные формы является то, что они дают возможность получать отливки более точные по размерам и конфигурации, с меньшей шероховатостью поверхностей, в результате чего уменьшается, а в некоторых случаях полностью исключается их механическая обработка. Кроме того, эти способы позволяют максимально механизировать и автоматизировать технологические процессы и тем самым повысить производительность труда.

1. Литье в оболочковые формы

Этот прогрессивный способ изготовления отливок был впервые внедрен в 1953 г. на Кировском заводе, а затем и на многих других предприятиях Ленинграда. В настоящее время в специализированном цехе Тихвинских производств объединения «Кировский завод» более 40 наименований деталей из стали и чугуна для трактора «Кировец» изготовляются способом литья в оболочковые формы.

Большой вклад в развитие этого прогрессивного способа получения отливок, в его механизацию внес ленинградский проектно-технологический институт ВПТИ электро.

Сущность процесса и области применения. Литьем в оболочковые формы изготовляют различные детали двигателей, насосов, вентиляторов, текстильных машин, коленчатые валы и др. Максимальные габаритные размеры отливок - до 1 м, масса - до 200 кг.

Сущность процесса основана на свойстве термореактивных смол, входящих в состав песчано-смоляных смесей, быстро и необратимо отверждаться под воздействием тепла нагретой до температуры 200-250 °С модельной оснастки.

Рис. 1. Схема изготовления оболочковых полуформ.

После соответствующей выдержки (в течение 20 с или несколько более, в зависимости от требуемой толщины оболочки) термореактивная смола плавится и связывает отдельные зерна песка, образуя на моделях и плите полу-отвержденную оболочку. После возвращения бункера в исходное положение не успевшая прогреться смесь ссыпается в бункер (рис. 1, в). Модельная плита открепляется и вместе с образовавшейся оболочкой на 1-2 мин помещается в электрическую печь, нагретую до температуры 325-375 °С, для окончательного отверждения оболочки.

Остывшая оболочка с помощью толкателей снимается с модельной плиты и спаривается со второй оболочковой полуформой, изготовленной аналогичным способом. Оболочковые полуформы скрепляются скобами, струбцинами или - при массовом производстве - склеиваются различными клеями на специальном оборудовании. Собранные формы устанавливают в металлический короб, для упрочнения их засыпают металлической дробью и подают на заливку.

Материалы для оболочек. Для изготовления оболочковых форм применяют пески, термореактивные смолы, увлажнители, растворители, разделительные составы, клеи и различные добавки.

Пески. Обычно используются обогащенные или природные кварцевые пески классов 061 К, 062К, ОбЗК и 1К зернистостью 02А (Б), 016А(Б) или 01А(Б). Для ответственных отливок применяют также цирконовые пески.

Рис. 2. Схема установки под заливку собранных полуформ в металлических коробах.

Термореактивные смолы. Связующими материалами являются фенолформальдегидные смолы: ПК-Ю4 - в виде порошка, СФ-010 и СФ-015- в виде чешуек. Порошок ПК-104 наиболее универсален. Он используется в песчано-смоляных смесях механического смешения при холодном и теплом плакировании. Смолы СФ-010 и СФ-015 применяются только при горячем плакировании.

Плакирование -покрытие зерен песка тонкой пленкой связующего - осуществляют с целью его экономии и улучшения качества смесей, а также для возможности их использования при пескодувных и пескострельных процессах.

Увлажнители служат для предотвращения расслоения смеси, а также ее пыления в процессе использования. Обычно это керосин или веретенное масло, которое вводят в смесь в количестве 0,3-0,5% от ее массы.

Разделительные составы применяют для устранения прилипания отвержденных оболочек к поверхности модельной оснастки. На поверхность оснастки их наносят кисточкой или пульверизатором.

Песчано-смоляные смеси могут быть механическими и плакированными. Первые состоят из песка, порошкообразной смолы и увлажнителя. Все составляющие смеси перемешиваются в лопастных смесителях или бегунах.

Плакированные смеси готовятся несколькими способами: холодным, теплым и горячим. При холодном плакировании сухой песок смешивают со смолой и растворителем одновременно, затем вводят добавки и продувкой холодным воздухом удаляют растворитель. Теплое плакирование отличается от холодного тем, что песок предварительно подогревают до температуры 80 °С или смесь продувают не холодным, а нагретым до 70-80 °С воздухом. При горячем плакировании предварительно нагретый до температуры.

Применение оболочковых форм эффективно только при комплексной механизации и автоматизации технологического процесса.

2. Литье по выплавляемым моделям

Литье в формы, получаемые по выплавляемым моделям, - один из наиболее древних способов изготовления отливок. Он применялся для отливки скульптур, памятников, украшений, предметов домашнего обихода и орудий труда. В промышленности этот способ начал использоваться в сороковые годы для изготовления деталей из сплавов, не поддающихся обработке давлением и резанием.

В настоящее время - это высокомеханизированный и автоматизированный процесс, широко применяемый в различных отраслях промышленности, в том числе и на ленинградских предприятиях.

На заводе турбинных лопаток впервые в стране был налажен выпуск литых лопаток для паровых и газовых турбин. Прогрессивный способ внедрен в объединении имени Карла Маркса, на заводе имени Воскова и ряде других предприятий. Этим способом изготовляют отливки массой от 10 г до 100 кг с минимальной толщиной стенок 0,7-1 мм. Точность размеров литых заготовок соответствует 5-6-му классам, а шероховатость поверхности - 4 6-му классам, что позволяет отливать заготовки с минимальными припусками (0,2-0,7 мм) под шлифовку и полировку.

Сущность процесса заключается в следующем. По разъемным пресс-формам из легкоплавких модельных составов, обычно состоящих из парафина, стеарина, буроугольного и торфяного восков и других компонентов, выполняют разовые модели и литниковые системы. После полного застывания и затвердения их извлекают из пресс-формы и собирают в модельные блоки. На рис. XII 1.3, а показан такой блок, собранный на металлическом стояке из отдельных модельных звеньев, с литниковой воронкой. Нижнюю часть стояка закрывают колпаком (из того же состава), припаиваемого к нижней модели звена.

При серийном и мелкосерийном производстве способ сборки модельных комплектов иной. Литниковую чашу и питатель-шлакоуловитель изготовляют по пресс-форме преимущественно из возврата модельного состава. На моделях зачищаются швы и посадочные торцы. Нагретый паяльный ноле (тонкую металлическую пластинку) накладывают на питатель, а поверх ножа устанавливают модель. После оплавления участка на питателе и посадочном торце модели нож удаляют и модель припаивают к питателю.

Рис. 3. Схема собранного модельного блока.

На собранные таким образом модельные блоки наносят несколько (три-четыре) слоев огнеупорного покрытия, каждый из которых состоит из слоя огнеупорной суспензии, обсыпанной кварцевым песком. Огнеупорная суспензия состоит примерно из 35% (по массе) гидролизованного этилсиликата и 65% пылевидных огнеупорных материалов. Этилсиликат - эфир ортокремниевой кислоты (C2H50)4Si - играет роль связующего благодаря способности в присутствии воды выделять гель - кремнезем в виде студенистого осадка, обволакивающего и скрепляющего зерна кварца в монолитную массу.

В зависимости от материала модели удаляют из оболочки горячей воде, с помощью пара или нагретого воздуха.

Основные материалы для изготовления моделей и форм. В зависимости от требований, предъявляемых к точности размеров отливок и к шероховатости поверхностей, их изготовляют из различных модельных составов: легкоплавких - на основе восков, тугоплавких - на основе смол и солевых - на основе карбамида (технической мочевины).

Крупные отливки и отливки высокой точности, какими являются, например, турбинные лопатки, выполняют из модельного состава КС 80-20, а менее ответственные при механизированном процессе - из составов ПС 50-50, Р-3 и др.

Для образования керамической формы, обладающей термической стойкостью при прокалке и заливке, применяют следующие формовочные материалы:
— для приготовления суспензии - пылевидные материалы - искусственный и плавленый кварц, микропорошки электрокорунда и др.;
— для обсыпки блоков после окунания в суспензию - кварцевые пески, электрокорунд, циркон, силлиманит и др.

Наполнителем служат кварцевый песок, шамотная крошка и др.

При приготовлении суспензии в качестве связующих используют этилсиликат марок 32 и 40 с содержанием Si02 соответственно 32 и 40%, а в качестве растворителя при его гидролизе - этиловый и гидролизный спирт.

Модели изготовляют по металлическим пресс-формам (из стали и алюминиевых сплавов), у которых рабочие поверхности имеют высокую размерную точность и низкую шероховатость.

В последнее время процессы литья по выплавляемым моделям механизированы и автоматизированы. Так, автоматизированы операции изготовления моделей, нанесения покрытий, выплавки моделей из оболочек, сушки, формовки, прокалки.

3. Литье в металлические формы-кокили

Литье в металлические формы - прогрессивный способ получения мелких и средних отливок из алюминиевых и магниевых сплавов, чугуна, стали в серийном и массовом производстве.

По сравнению с литьем в песчаные формы он имеет ряд преимуществ: трудовые затраты на изготовление отливок сокращаются более чем в 2 раза, их себестоимость снижается на 15-25%, съем отливок с формовочных площадей увеличивается более чем в 2 раза, брак сокращается в несколько раз.

Сущность процесса. Для получения фасонных отливок сплав заливают в металлические (в основном из чугуна и стали) формы, которые выдерживают от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч заливок.

Качество отливок и экономичность процесса во многом зависят от технологичности их конструкции, которая должна иметь простую конфигурацию, что облегчает изготовление металлической формы без резких переходов от толстых стенок к тонким, без выступающих частей, острых углов и – кромок, углублений и поднутрений, препятствующих усадке и удалению отливки из форм; иметь необходимую толщину стенки, обеспечивающую возможность заполнения формы.

Типы металлических форм. В зависимости от конструкции литых деталей, материала и принятой технологии изготовления отливок металлические формы могут, быть: неразъемными (вытряхными), разъемными -с горизонтальным разъемом, с несколькими разъемами, с вертикальным разъемом, со сложной плоскостью разъема.

Заготовки металлических форм чаще всего выполняют из серого чугуна СЧ18-36, высокопрочного - марки ВЧ50-2, а также ц3 стали марок 25Л и 35Л.

Цапфы, ручки и шайбы изготовляют из углеродистых сталей стержни - из углеродистой марок У7 - У10, а теплоотводящие вставки - из меди марки М-1.

Рис. 4. Типы литейных металлических форм.

В зависимости от требований к точности размеров и шероховатости рабочих поверхностей формы они могут быть получены литьем или механической обработкой. Последняя обходится значительно дороже и осуществляется при литье из цветных сплавов.

Для увеличения стойкости форм на их рабочие поверхности наносят защитные покрытия, которые также уменьшают отбел отливок из серого чугуна. При изготовлении чугунных и стальных отливок на рабочие поверхности наносят облицовочный слой и затем окрашивают их; при отливках из легких сплавов достаточно одной окраски.

Для повышения стойкости форм их подогревают до температуры 200 °С при отливках из медных и алюминиевых сплавов, до 250 °С - из магниевых и до 300 °С - чугунных. После подогрева форм и нанесения на них защитных покрытий приступают к их сборке и заливке.

Для механизации и автоматизации процессов изготовления отливок в металлических формах широко применяют станки с ручным и механическим приводами, индивидуальные полуавтоматические машины, карусельные станки и автоматизированные линии

4. Центробежное литье

При центробежном литье заливка жидкого сплава производится в быстровращающиеся металлические формы, при этом сплав под воздействием центробежных сил оттесняется к стенкам формы. Наружная поверхность отливки оформляется стенками формы-изложницы, а внутренняя образуется под действием центробежных сил и сил тяжести.

Рис. 5. Схемы центробежного литья.

Возникающие при вращении жидкого сплава в изложницах центробежные силы способствуют хорошему заполнению форм сплавом, уплотняют ее структуру и одновременно перемещают на внутреннюю поверхность более легкие составляющие - шлаковые и газовые включения.

Машины для центробежного литья строятся с горизонтальной, вертикальной, а иногда с наклонной осями вращенйя.

В машинах с горизонтальной осью вращения металлическая форма заполняется жидким сплавом из ковша по желобу. Сплав затвердевает в виде полой цилиндрической заготовки.

На машинах с вертикальной осью вращения (рис. 5, б) получают пустотелые заготовки в виде кольца. Их внутренняя поверхность не имеет строго цилиндрической формы, так как под влиянием сил тяжести толщина стенок внизу получается несколько большей, чем вверху, поэтому высота литых заготовок ограничена.

Фасонные отливки с полостями изготовляются с помощью стержней, установленных в формы.

Центробежный способ литья имеет ряд преимуществ: увеличивается выход годного благодаря отсутствию надобности в литниковой системе, в том числе и прибылях, повышается качество отливок, снижатся брак и т. п.

Центробежный способ литья в ряде случаев приводит к резкому сокращению брака отливок. Так, на ленинградском заводе турбинных лопаток рабочее колесо турбонаддува диаметром 400 мм и массой 19 кг, представляющее собой ступицу с 26-ю лопатками, ранее изготовляли по выплавляемым моделям, при этом тонкие кромки лопаток сплавом не заполнялись, в результате чего брак Достигал недопустимых пределов, При новой технологии, сохранив

На ленинградских предприятиях имеется опыт отливки этим способом толстостенных втулок из медных сплавов диаметром до 1 м, длиной до 3,5 м и массой до 7,5 т, а также крупных маслот из легированной стали.

5. Литье под давлением

Этот наиболее прогрессивный способ получения литых заготовок по производительности, точности размеров отливок, шероховатости поверхности значительно превосходит все другие. Его применяют для изготовления заготовок из цветных сплавов на основе цинка, алюминия, магния и меди. Широко используется он в при-боро- и автомобилестроении, точном машиностроении, в оптико-механической промышленности и ряде других отраслей при серийном и массовом производстве.

Наличие в настоящее время большого выбора машин для литья под давлением, усовершенствованных пресс-форм, методов подвода сплава и вентилирования пресс-форм дает возможность изготовлять сложные заготовки с точностью размеров по 3-5-му классам и шероховатостью поверхностей по 5-8-му классам. Заготовки можно получать с готовыми отверстиями, резьбой, накаткой, цифрами и надписями. Наименьшая толщина стенок литых заготовок составляет 0,6 мм.

Сущность процесса заключается в том, что жидкий сплав поступает в металлическую пресс-форму под давлением, которое осуществляется на специальных машинах с горизонтальной и вертикальной камерами прессования.

В полость цилиндра ложкой заливается сплав, который поршнем запрессовывается в рабочую полость пресс-формы через литниковый канал. После затвердевания сплава подвижная полуформа вместе с отливкой

Я литниковым остатком отходит и перемещается до тех пор, пока упор не встретит на своем пути ограничитель хода. С помощью специальных толкателей отливка удаляется нз пресс-формы. Неподвижная полуформа с плитой остается при этом на месте. После окончания рабочего цикла прессующий поршень возвращается в исходное положение

Технологические особенности процесса. Для процесса литья под давлением характерны высокая скорость прессования и большое удельное давление на сплав в пресс-форме. На качество отливки оказывают влияние марка сплава, конструкция заготовки, конструкция и качество поверхности пресс-формы, а также температура сплава и самой пресс-формы в момент заливки.

Рис. 6. Схема процесса литья под давлением.

Сплавы. При литье под давлением к сплавам предъявляют следующие основные требования: жидкотекучесть при небольшом перегреве (на 15-20 °С выше температуры плавления); минимальная усадка; достаточная прочность к моменту удаления заготовки из пресс-формы. Этим требованиям отвечают сплавы на основе систем: алюминий - кремний марок АЛ2, АЛ9 и др.; алюминий - кремний - медь марок АЛЗ , АЛ5 и др.; алюминий - магний марок АЛ8, АЛ 13, АЛ27 и др.

Наилучшими литейными свойствами обладают цинковые сплавы. К ним относятся сплавы на основе цинка, алюминия и меди. Из магниевых сплавов наиболее удовлетворяют требованиям литья под давлением сплавы марок МЛ5 и МЛ6. Для предохранения магниевого сплава от контакта с атмосферой и создания окисной пленки применяется присадка бериллия в количестве до 0,01%. Из медных сплавов наибольшее распространение получили сплавы меди с цинком - латуни марок ЛК80-ЗЛ и ЛС59-1ЛД.

Машины для литья под давлением. Для литья сплавов с низкой температурой плавления на основе цинка, олова и свинца применяют машины с горячей камерой прессования, а для литья всех сплавов - машины с холодной горизонтальной или вертикальной камерой прессования. Горизонтальная камера прессования более удобна, позволяет упростить конструкцию машины и ее эксплуатацию.

Литье

Литьё - технологический процесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении литейной формы расплавленным материалом (литейным сплавом , пластмассой , некоторыми горными породами) и дальнейшей обработке полученных после затвердевания изделий.

Известно множество разновидностей литья:

• в песчаные формы (ручная или машинная формовка);
• в стержневые формы
• в многократные (цементные, графитовые, асбестовые формы);
• в оболочковые формы;
• по выплавляемым моделям;
• по замораживаемым ртутным моделям;
• центробежное;
• литьё под давлением;
• по газифицируемым (выжигаемым) моделям;
• вакуумное литьё.

При наиболее распространённом литьё в песчаные формы изготовляется литейная модель (ранее - деревянная, в настоящее время часто используются пластиковые модели, полученные методами быстрого прототипирования), копирующая будущую деталь. Модель засыпается песком или формовочной смесью (обычно песок и связующее), заполняющей пространство между ею и двумя открытыми ящиками (опоками). Отверстия в детали образуются с помощью размещённых в форме литейных песчаных стержней, копирующих форму будущего отверстия. Насыпанная в опоки смесь уплотняется встряхиванием, прессованием или же затвердевает в термическом шкафу. Образовавшиеся полости заливаются расплавом металла через специальные отверстия - литники. После остывания форму разбивают и извлекают отливку. После чего отделяют литниковую систему (обычно это обрубка), проводят термообработку , а затем красят. Литьём называют также продукцию литейного производства, художественные изделия и изделия народных промыслов, полученные с использованием литья.

Литьё в песчаные формы

Литьё в песчаные формы - дешёвый, самый грубый, но самый массовый (до 75-80 % по массе получаемых в мире отливок) вид литья. Новым направлением технологии литья в песчаные формы является применение вакуумируемых форм из сухого песка без связующего.

Литьё в кокиль

Литьё металлов в кокиль - более качественный способ. Изготавливается кокиль - разборная форма (чаще всего металлическая), в которую производится литьё. После застывания и охлаждения, кокиль раскрывается и из него извлекается изделие. Затем кокиль можно повторно использовать для отливки такой же детали.

Данный метод широко применяется при серийном и крупносерийном производстве.

Литьё под давлением

ЛПД занимает одно из ведущих мест в литейном производстве. Производство отливок из алюминиевых сплавов в различных странах составляет 30-50 % общего выпуска (по массе) продукции ЛПД. Следующую по количеству и разнообразию номенклатуры группу отливок представляют отливки из цинковых сплавов. Магниевые сплавы для литья под давлением применяют реже, что объясняется их склонностью к образованию горячих трещин и более сложными технологическими условиями изготовления отливок. Получение отливок из медных сплавов ограничено низкой стойкостью пресс-форм. Номенклатура выпускаемых отечественной промышленностью отливок очень разнообразна. Этим способом изготовляют литые заготовки самой различной конфигурации массой от нескольких грамм до нескольких десятков килограмм. Выделяются следующие положительные стороны процесса ЛПД:

• Высокая производительность и автоматизация производства, наряду с низкой трудоёмкостью на изготовление одной отливки, делает процесс ЛПД наиболее оптимальным в условия массового и крупносерийного производств.
• Минимальные припуски на мехобработку или не требующие иной, минимальная шероховатость необрабатываемых поверхностей и точность размеров, позволяющая добиваться допусков до ±0,075 мм на сторону.
• Чёткость получаемого рельефа, позволяющая получать отливки с минимальной толщиной стенки до 0,6 мм, а также литые резьбовые профили.
• Чистота поверхности на необрабатываемых поверхностях, позволяет придать отливке товарный эстетический вид.

Также выделяют следующие негативное влияние особенностей ЛПД, приводящие к потере герметичности отливок и невозможности их дальнейшей термообработки:

• Воздушная пористость, причиной образования которой являются воздух и газы от выгорающей смазки, захваченные потоком металла при заполнении формы. Что вызвано неоптимальными режимами заполнения, а также низкой газопроницаемостью формы.
• Усадочные пороки, проявляющиеся из-за высокой теплопроводности форм наряду с затрудненными условиями питания в процессе затвердевания.
• Неметаллические и газовые включения, появляющиеся из-за нетщательной очистки сплава в раздаточной печи, а также выделяющиеся из твёрдого раствора.

Задавшись целью получения отливки заданной конфигурации, необходимо чётко определить её назначение: будут ли к ней предъявляться высокие требования по прочности, герметичности или же её использование ограничится декоративной областью. От правильного сочетания технологических режимов ЛПД, зависит качество изделий, а также затраты на их производство. Соблюдение условий технологичности литых деталей, подразумевает такое их конструктивное оформление, которое, не снижая основных требований к конструкции, способствует получению заданных физико-механических свойств, размерной точности и шероховатости поверхности при минимальной трудоёмкости изготовления и ограниченном использовании дефицитных материалов. Всегда необходимо учитывать, что качество отливок, получаемых ЛПД, зависит от большого числа переменных технологических факторов, связь между которыми установить чрезвычайно сложно из-за быстроты заполнения формы. Основные параметры, влияющие на процесс заполнения и формирования отливки, следующие:

• давление на металл во время заполнения и подпрессовки;
• скорость прессования;
• конструкция литниково-вентиляционной системы;
• температура заливаемого сплава и формы;
• режимы смазки и вакуумирования.

Сочетанием и варьированием этих основных параметров, добиваются снижения негативных влияний особенностей процесса ЛПД. Исторически выделяются следующие традиционные конструкторско-технологические решения по снижению брака:

• регулирование температуры заливаемого сплава и формы;
• повышение давление на металл во время заполнения и подпрессовки;
• рафинирование и очистка сплава;
• вакуумирование;
• конструирование литниково-вентиляционной системы;

Также, существует ряд нетрадиционных решений, направленных на устранение негативного влияние особенностей ЛПД:

• заполнение формы и камеры активными газами;
• использование двойного хода запирающего механизма;
• использование двойного поршня особой конструкции;
• установка заменяемой диафрагмы;
• проточка для отвода воздуха в камере прессования;

Литьё по выплавляемой модели

Ещё один способ литья металлов - по выплавляемой модели - применяется в случаях, когда дальнейшая механическая обработка детали нежелательна (например, лопатки турбин, и т. п.) Из легкоплавкого материала (в простейшем случае - из воска) изготавливается точная модель изделия. Затем модель покрывается слоями тугоплавкого лака - от 3 до сотни слоёв. Сушка каждого слоя лака занимает не менее получаса. После чего из образованной лаком формы выплавляют легкоплавкий материал модели, затем заливают расплавленный металл. Когда деталь застынет, её извлекают, раскалывая лаковую оболочку.

В силу длительности и дороговизны всего процесса применяют только для очень ответственных деталей.

Процесс литья по выплавляемым восковым моделям базируется на следующем основном принципе:

Копия или модель конечного ювелирного изделия изготавливаются из воска.

Эта модель окружается кремообразной гипсовой массой, которая затвердевает и образует форму.

При последующем нагревании (прокалке) формы восковая модель расплавляется и удаляется.

Литьё по газифицируемым (выжигаемым) моделям

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 ЛГМ - 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 %.

См. также

• Литейное производство

Для получения металлических деталей посредством литья используют два метода: 1) метод литья по выплавляемым моделям из

моделировочного воска в формах из огнеупорного материала; 2) метод литья по выплавляемым моделям на огнеупорных моделях, помещенных в формы из огнеупорного материала.

Процесс литья включает ряд последовательных операций: 1) изготовление восковых моделей деталей (при литье на огнеупорных моделях предварительное получение таковых); 2) установка литникобразующих штифтов и создание литниковой системы; 3) покрытие моделей огнеупорным облицовочным слоем; 4) формовка модели огнеупорной массой в муфеле; 5) выплавление воска; 6) сушка и обжиг формы; 7) плавка сплава; 8) литье сплава; 9) освобождение деталей от огнеупорной массы и литниковой системы.

При литье зубопротезных деталей самым важным является борьба с усадкой сплавов и восковых композиций. Этому подчинены все промежуточные операции; уменьшение усадки восковых композиций, создание специальных компенсационных формовочных масс, система и характер литников и методы плавления сплавов.

Все восковые композиции, а также сплавы металлов при переходе из жидкого состояния в твердое дают усадку: восковые композиции-0,5-2%, нержавеющая сталь -1,1-1,25% (1,2-2,2% у толстостенных изделий), золотые сплавы-1,25% (у сплавов золота с платиной несколько меньшая), серебряно-палладиевые сплавы -до 2%.

Усадку восковых композиций уменьшают путем создания смесей с введением карнаубского, монтанного и других восков, а также моделированием деталей не из расплавленной, а из размягченной смеси. Усадку сплавов компенсируют при помощи специальных компенсационных формовочных масс, которые имеют двойной коэффициент расширения: расширение в процессе затвердевания (0,8-1 %) и свойственное всем телам тепловое расширение при нагревании (0,6-0,75%). Чем больше удается уравновесить процент усадки восковых смесей и сплавов металлов расширением формовочных масс, тем точнее и качественнее получается литье.

Получение восковых моделей зубопротезных деталей описано в специальных разделах данного учебника, так как моделирование специфично для различных конструкции протезов. Процесс литья изложен в строгой последовательности, с объяснением всех манипуляций и применяемых для компенсации усадки сплавов средств.

Рис. 49. Расположение литьевых каналов при сложной конфигурации каркаса зубного протеза разновеликой толщины.

При всех способах литья в литейной форме, кроме формы металлической отливки, предусматривается и литниковая система, представляющая собой каналы, по которым жидкий металл подводится к отливке. Литниковая система создается путем подвода к восковой детали литникобразующих штифтов. Эти штифты могут быть металлическими и восковыми или металлическими, дополнительными восковыми.

Построение литниковой системы в точном литье по выплавляемым моделям определяется следующими принципами: 1) все участки отливки должны находиться в равных условиях при литье; 2) все толстостенные участки отливки должны иметь дополнительное депо жидкого металла для устранения усадочной раковины, рыхлости и пористости в металле; 3) к тонким участкам отливок должен быть подведен наиболее горячий металл.

Опыты показали, что не только длина и диаметр литьевого канала, но его направление и расположение имеют огромное значение для получения качественного литья.

Направление литьевых каналов должно соответствовать направлению полого пространства, чтобы расплавленный металл не менял резко направление, а применяемая при литье центробежная сила способствовала бы уплотнению металла (рис. 48). Расплавленный

Рис. 48. Расположение и ширина литьевых каналов при литье коронок (а) и тела мостовидного протеза (б).

Рис. 50. Расположение литникобразующих штифтов при небольшой протяженности детали и равнообъемных литьевых объектах.

металл должен течь от толстостенных участков к тонкостенным. Если деталь имеет несколько толстостенных участков, связанных посредством тонкостенных, то каждый толстостенный участок должен иметь свой литьевой канал (литникобразующий штифт) (рис. 49).

Толщина литникобразующего штифта должна быть даже у маленькой отливочной детали не менее 1,5 мм. Чем толще деталь или чем больше ее протяженность, тем большее количество литников большего диаметра должно быть к ней подведено. Не рекомендуется брать литникобразующий штифт диаметром больше 3-4 мм, так как может возникнуть опасность, что расплавленный металл под влиянием силы тяжести войдет в широкий канал еще до центрифугирования и забьет его. При получении большой детали (цельнолитой мостовидный или бюгельный протез) устанавливают один центральный литьевой канал, который затем разъединяется на более мелкие, подводимые к объемным деталям протеза (см. рис. 49).

Практически это осуществляется так. При отливке одиночной детали подбирают соответствующий прямой металлический штифт, слегка подогревают (чтобы пальцы ощущали тепло) и вводят в нерабочую часть модели. Если деталь имеет небольшую протяженность, то можно ввести 2 или 3 металлических штифта, скрестив их в одной точке (рис. 50). Такое же расположение предпочтительно и при отливке 2-3 деталей.

Как правило, при литье тонкостенных деталей толщиной 0,35- 0,55 мм (например, цельнолитые коронки и мостовидные протезы) на каждое звено должно быть установлено по одному литнику диаметром 2-2,5 мм (рис. 51).

Если приходится отливать сразу много деталей приблизительно одного и того же объема, штифты устанавливают следующим

Рис. 51. Литникобразующие штифты при литье тонкостенных деталей.

Рис. 52. Расположение литникобразующих штифтов при отливке большого количества одинаковых по объему деталей (а) и последовательность соединения восковых заготовок с центральным каналом (б).

образом: на центральный металлический штифт диаметром 3-4 мм в разных направлениях «елочкой» приклеивают восковые штифты диаметром 1,5-2,0 мм и длиной 0,5 см, затем к каждому восковому штифту подводят смоделированную деталь и слабо разогретым шпателем, расплавляя воск штифта (а не модели), приклеивают к восковому штифту (рис. 52).

Восковые штифты устанавливают при литье на огнеупорных моделях и в дополнение к металлическим штифтам. Такие штифты удобны тем, что они могут быть подведены к любому участку детали и под любым углом, в то время как металлический штифт в эти участки подвести нельзя из-за невозможности его удаления перед отливкой из затвердевшей формовочной массы. Если отливают деталь сложной конфигурации разной толщины по протяженности (каркасы бюгельных протезов), то восковые литникобразующие штифты устанавливают не прямые, а несколько изогнутые (рис. 53). Такое расположение литников препятствует деформации отливаемой детали при затвердевании металла и охлаждении кюветы.

Качество деталей может сильно пострадать вследствие образования усадочных раковин. Отлитый в форму металл начинает затвердевать с наружных слоев, и некоторое время поверхность отливки представляет собой как бы твердую корку, под которой имеется жидкий металл. Естественно, что раньше затвердевает остаток металла, находящийся над поверхностью формы. Сокращаясь при охлаждении, он втягивает в себя частицу еще расплавленного металла, находящегося в глубине кюветы, или, уменьшаясь в объеме, не заполняет всего пространства формы (рис. 54).

Чтобы избежать образования усадочных раковин и снизить степень усадки детали, создают депо металла вне пределов детали, так называемые муфты. Усадочные раковины как бы перемещаются в эти муфты, так как последние дольше являются резервуаром расплавленного металла, и застывающее изделие, а также остаток металла на поверхности словно втягивают из муфты в себя жидкий металл. При этом, несомненно, должна быть предусмотрена последовательность затвердевания; вначале изделие, а затем муфта.

Рис. 53. Взаимоотношение литникобразующих штифтов с восковой композицией, разной по толщине и значительной по протяженности.

Рис. 54. Образование усадочных раковин и их положение в литниковой системе малых (слева) и больших (справа) по протяженности деталях. Объяснение в тексте.

Большую роль при этом играет правильный режим прогрева формы перед литьем.

На рис. 54, I показана отливка без компенсирующей муфты. Светлая часть отливки под литником - участок незатвердевшего металла. По мере дальнейшего затвердевания в этом участке концентрируется усадка, выявляемая после извлечения детали в виде углубления на поверхности (рис. 54, 2, 3). На рис. 54, 4, 5 показано, как при помощи муфты компенсируется усадка. Внутренняя часть муфты и прилегающей части отливки еще не затвердела. При дальнейшем охлаждении отливка втягивает незатвердевший металл из муфты и тем самым усадка как бы перемещается в муфту.

Если компенсирующая муфта недостаточна по объему, то металл в этом участке затвердевает раньше, чем в отливке, и, следовательно, усадка и пористость остаются в самой отлитой детали (рис. 54, 6, 7). Если муфта расположена на большом расстоянии от отливки (больше 2,0-2,5 мм), то металл в соединяющем их канале затвердевает раньше, чем отливка, в результате прекращается доступ расплавленного металла из муфты. В этом случае поры будут как в муфте, так и в отлитой детали (рис. 54, 8, 9).

При получении большой по протяженности и разнообъемной детали вдали от литника и муфты также может образоваться усадочная раковина (рис. 54, 10). Устранить это явление можно, как показано на рис. 54, 11, путем создани дополнительного литьевого канала с муфтой. Если восковая композиция детали гипсуется в верхней части опоки, то воздух в момент заливки металла не успевает выйти из формы, так как он должен пройти через толстый слой формовочного материала. Это ведет к образованию недоливов или пор в литье (рис. 54, 12). Чтобы избежать это, при гипсовке расстояние между деталью и дном опоки должно быть около 0,8-1,2 см (рис. 54, 13).

Муфта обязательно должна быть нанесена на каждый литникобразующий штифт. Это делается или путем постепенного наслоения по каплям расплавленного воска, или предварительным изготовлением штифта с муфтой из размягченного воска. Чтобы при литье тонкостенных деталей или деталей большой протяженности и разной толщины не образовывалось недоливов, в литниковую систему необходимо ввести отводные каналы для воздуха (рис. 55). После установки литникобразующих штифтов и размещения восковой композиции детали на подопочный конус от тонких участков к конусу устанавливают штифты из воска толщиной до 1 мм. Создание отводных каналов значительно улучшает качество литья, так как газопроницаемость многих формовочных масс недостаточна. Для правильной работы необходимо иметь набор восковых и металлических штифтов.

После установки литниковой системы приступают к созданию литейной формы.