CC BY
14
УДК 621.74.045
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НОВОГО СПОСОБА ЛИТЬЯ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ С ГЕРМЕТИЗАЦИЕЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
В. А. Гончаренко*, И. А. Гончаренко Научный руководитель - Л. А. Оборин
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: Vip.igor.2107@mail.ru
Рассмотрены технологические особенности нового способа литья по выплавляемым моделям с герметизацией под давлением.
Ключевые слова: получения отливки; получения оболочковых форм; особенности формирования отливок и их качество.
TECHNOLOGICAL FEATURES OF THE NEW METHOD OF INVESTMENT CASTING WITH PRESSURIZED SEALING
V. A. Goncharenko*, I. A. Goncharenko Scientific Supervisor - L. A. Oborin
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: Vip.igor.2107@mail.ru
The technological features of the new method of investment casting with sealing under pressure are considered.
Keywords: castings; obtaining shell forms; features of the formation of castings and their quality.
Литье по выплавляемым моделям (далее - ЛВМ) - это процесс, в котором для получения отливки применяются разовые точные неразъемные керамические оболочковые формы, полученные по разовым моделям с использованием жидких формовочных смесей. Перед заливкой расплава модель удаляется из формы выплавлением, выжиганием, растворением или испарением. Для удаления остатков модели и упрочнения формы ее нагревают до высоких температур. Прокалкой формы перед заливкой достигается практически полное исключение ее газотворности, улучшается заполняемость формы расплавом. Основные операции технологического процесса показаны на рисунке.
Модель или звено моделей 2 изготовляют в разъемной пресс-форме 1, рабочая полость которой имеет конфигурацию и размеры отливки с припусками на усадку модельного состава и материала отливки, а также обработку резанием (рис. а). Модель изготовляют из материалов, либо имеющих невысокую температуру плавления (воск, стеарин, парафин), либо способных растворяться (карбамид) или сгорать без образования твердых остатков (полистирол).
Готовые модели или звенья моделей собирают в блоки 3 (рис. б), имеющие модели элементов литниковой системы из того же материала, что и модель отливки. Блок моделей состоит из звеньев, центральная часть которых образует модели питателей и стояка. Модели чаши и нижней части стояка изготавливают отдельно и устанавливают в блок при его сборке.
С целью упрочнения формы перед заливкой ее помещают в металлический контейнер и засыпают огнеупорным материалом 8 (кварцевым песком, мелким боем использованных оболочковых форм) (рис. ж).
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2019. Том 1
Последовательность изготовления многослойной оболочковой формы по выплавляемым моделям
Для удаления остатков моделей из формы и упрочнения связующего контейнер с оболочковой формой помещают в печь 9 для прокаливания (рис. 1, з). Прокалку формы ведут при температуре 900-1100 оС, далее прокаленную форму 10 извлекают из печи и заливают расплавом (рис. 1, и). После затвердевания и охлаждения отливки до заданной температуры форму выбивают, отливки очищают от остатков керамики и отрезают от них литники.
Малая шероховатость поверхности формы при достаточно высокой огнеупорности и химической инертности материала позволяет получать отливки с поверхностью высокого качества. После очистки от остатков оболочковой формы шероховатость поверхности отливок составляет от
= 20 мкм до Яа - 1,25 мкм.
Отсутствие разъема формы, использование для изготовления моделей материалов, позволяющих не разбирать форму для их удаления, высокая огнеупорность материалов формы, а также нагрев ее до высоких температур перед заливкой способствуют улучшению заполняемости, дает возможность получать отливки сложнейшей конфигурации, максимально приближенной или соответствующей конфигурации готовой детали, из практически всех известных сплавов. Достигаемый коэффициент точности отливок по массе (КТМ = 0,85 - 0,95) способствует резкому сокращению объемов обработки резанием и отходов металла в стружку. Точность отливок может соответствовать классам точности 2-5 по ГОСТ 26645-85 (изм. № 1,1989), припуски на обработку резанием для отливок размером до 50 мм обычно не превышают 1 мм, а для отливок размером до 500 мм - около 3 мм. Поэтому литье по выплавляемым моделям относится к прогрессивным материало- и трудосберегающим технологическим процессам обработки металлов.
Исходя из теоретического производственного опыта, можно выделить следующие преимущества способа литья по выплавляемым моделям:
• возможность изготовления из практически любых сплавов отливок сложной конфигурации, тонкостенных, с малой шероховатостью поверхности, высоким коэффициентом точности по массе, минимальными припусками на обработку резанием, с резким сокращением отходов металла в стружку;
• возможность создания сложных конструкций, объединяющих несколько деталей в один узел, что упрощает технологию изготовления машин и приборов;
• возможность экономически выгодного осуществления процесса в единичном (опытном) и серийном производствах, что важно при создании новых машин и приборов;
• уменьшение расхода формовочных материалов для изготовления отливок, снижение материалоемкости производства;
• улучшение условий труда и уменьшение вредного воздействия литейного процесса на окружающую среду.
Наряду с преимуществами данный способ обладает и следующими недостатками:
• процесс изготовления литейной формы является многооперационным, трудоемким и длительным;
• большое число технологических факторов, влияющих на качество формы и отливки, и соответственно связанная с этим сложность управления их качеством;
• большая номенклатура материалов, используемых для получения формы (материалы для моделей, суспензии, обсыпки блоков, опорные материалы);
• сложность манипуляторных операций изготовления моделей и форм, сложность автоматизации этих операций;
• повышенный расход металла на литники и поэтому невысокий технологический выход годного (ТВГ).
Указанные преимущества и недостатки определяют эффективную область использования литья по выплавляемым моделям, а именно:
• изготовление отливок, максимально приближающихся по конфигурации к готовой детали, с целью снизить трудоемкость обработки труднообрабатываемых металлов и сплавов резанием, сократить использование обработки давлением труднодеформируемых металлов и сплавов, заменить трудоемкие операции сварки или пайки для повышения жесткости, герметичности, надежности конструкций деталей и узлов;
• изготовление тонкостенных крупногабаритных отливок повышенной точности с целью уменьшить массу конструкции при повышении ее прочности, герметичности и других эксплуатационных свойств;
• изготовление отливок повышенной точности из сплавов с особыми свойствами и структурой.
С целью реализации требований КД к литым заготовкам, получаемых методом ЛВМ, введены
в технологию новые процессы:
- герметизация наружных поверхностей заготовок;
- газостатическая обработка заготовок.
В целом технологический процесс получил название литьё по выплавляемым моделям с герметизацией под давлением (ЛВМГД). Производство отливок по ЛВМГД находит широкое применение в разных отраслях машиностроения и в приборостроении. Использование литья для получения заготовок деталей машин взамен изготовления их из кованых заготовок или проката приводит к снижению в среднем на 34-90 % отходов металла в стружку. При этом трудоемкость обработки резанием уменьшается на 25-85 %, а себестоимость изготовления деталей - на 20-80 %. Однако следует учитывать, что экономическая эффективность существенно зависит от выбора номенклатуры отливок, изготавливаемых этим способом. Только при правильном выборе номенклатуры деталей достигается высокая экономическая эффективность данного производства.
Библиографические ссылки
1. Килов А. С., Попов А. В., Недыхалов В. А. Производство заготовок. Литье. Кн. 3. Проектирование и производство отливок (литых заготовок) : учеб. пособие. Оренбург : ГОУ ОГУ, 2004. 171 с.
2. Научно-технологические основы производства литых деталей по выплавляемым моделям для силовых установок летательных аппаратов: монография. 2-е изд., доп. / Л. А. Оборин; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2015. 242 с.
3. Технологическое обеспечение изготовления качественных деталей машин методом литья по выплавляемым моделям : учеб.пособие / Л. А. Оборин, В. А. Колмыков ; Сиб. гос. аэрокос-мич. ун-т. Красноярск, 2013. 106 с.
© Гончаренко В. А., Гончаренко И. А., 2019
