Литье алюминия по выжигаемым моделям

Литье алюминия по выжигаемым моделям

Альтернативой изготовления отливок в песчано-глинистые смеси (ПГС) и технологии литья по выплавляемым моделям (ЛВМ) в последние годы в России считается литье по газифицируемым моделям (ЛГМ). В Европе и США данная технология уже давно активно применяется для производства сложных современных деталей серийных двигателей автомобилей. Тем не менее, Россия только начинает осваивать данную технологию в основном для промышленных изделий, простых конфигураций и с применением ручной сборки.

ООО «КастМеталл» изготавливает отливки по требованию Заказчика для отработки технологии изготовления чугунных, стальных отливок из низкоуглеродистых, углеродистых, легированных сплавов по технологии ЛГМ.

В качестве материалов моделей мы используем пенополистирол или сополимер, каждый из которых выбирается в зависимости от конфигурации изделия, вида сплава, требуемого уровня себестоимости изделия.

Технология ЛГМ считается достаточно экономически выгодной в случае применения пенополистирола, т.к. основные затраты при производстве отливок будут связаны с шихтовыми материалами и непосредственно с изготовлением оснастки и модели. Но применение пенополистирола не позволяет изготавливать отливки из низкоуглеродистых сталей, что связано с объемным и поверхностным науглероживанием изделия. Поэтому для сталей с низким содержанием углерода используются специальные сополимеры, которые, к сожалению, значительно удорожают изделие.

Мы готовы проконсультировать Вас по поводу изготовления отливок по ЛГМ, подсказать наилучшую технологию литья, изготовить опытные образцы, помочь организовать участок литья ЛГМ, наладить выпуск качественных отливок.

• Главная
• Отливки
• Механическая обработка
• Штамповка и чеканка
• Модельная оснастка
• Цены и Сроки
• Обработка поверхности

Литейное производство изделий из стали, чугуна, алюминия и медных сплавов по чертежам заказчика, 3D – моделям, эскизам, фотографиям.

Этот способ во многом аналогичен литью по выплавляемым моделям.

Литье по выжигаемым моделям – изготовление отливок свободной заливкой расплавленного металла в разовую форму, рабочая полость которой получена после выжигания модели, изготовленной из канифоли, блочного полистирола, пенополистирола и других пластмасс в пресс-формах.

Способ применяют в случаях, когда модели должны быть прочными и термоустойчивыми. Его используют для изготовления отливок из любых литейных сплавов, массой от десятка граммов до сотен килограммов с толщиной стенки до 1 мм. Возможно изготовление компактных цельнолитых узлов со сложными лабиринтными полостями, которые не могут быть выполнены другими методами. Примеры отливок, полученных методом литья по выжигаемым моделям, показаны на рис. 7.33.

Рис. 7.33. Примеры отливок, полученных методом литья но выжигаемым моделям

Метод включает следующие основные операции.

Сначала из специального материала изготовляют копию будущего изделия с необходимыми припусками на усадку и последующую механическую обработку. Затем на полученную модель наносят несколько слоев (до двадцати) керамических порошков с силикатным связующим, просушивая ее после нанесения каждого слоя. В результате вокруг нее образуется прочная жаростойкая оболочка – корка (рис. 7.34). Далее форму помещают в печь и достаточно долгое время выдерживают при высокой температуре либо в воздушной среде, либо с подачей кислорода – для более полного и бы-

строго сгорания модели. На следующем этапе корку помещают в песчаную опоку – своего рода буфер, который позволяет сохранить температуру формы (рис. 7.35).

Рис. 7.34. Окончательный вид огнеупорной корки 1 с .моделью 2 перед выжиганием

Рис. 7.35. Вид сверху на огнеупорную корку в опоке после выжигания модели

Оставшиеся в форме обуглившиеся остатки модели удаляют продувкой сжатым воздухом (иначе отливка получится некачественной).

По завершении продувки в горячую корку заливают металл. После заливки форма остывает, затем корку разрушают и извлекают отливку.

Для выжигаемых моделей применяют материалы, сгорающие на воздухе или в кислородной среде с низкой зольностью. Это, например, канифоль, блочный полистирол, пенополистирол, полиамид и другие пластмассы. Раньше модели получали в пресс-формах (аналогично выплавляемым моделям). Сейчас все более широкое применение находят методы, связанные с синтезом модели на основе процессов, названных в технической литературе быстрым прототипированием. Образцы моделей, полученных прототипированием, показаны на рис. 7.36. Более детально эти процессы будут рассмотрены в гл. 13.

Рис. 7.36. Образцы выжигаемых моделей из полистирола, полученные с использованием технологий прототипирования

Литье под давлением является самым производительным способом изготовления тонкостенных деталей сложной конфигурации в серийном и массовом производстве.

Процесс литья заключается в заливке расплавленного металла в камеру сжатия машины и последующем выталкивании его через литниковую систему в полость металлической формы, которая заполняется и отверждается под избыточным давлением до 400 МПа. Заполнение полости происходит при высокой скорости впуска металла, которая обеспечивает его высокую кинетическую энергию (рис. 7.37).

Рис. 7.37. Схема получения заготовок литьем под давлением:

а – заливка металла в камеру прессования; б – запрессовка металла; в – открытие пресс-формы; г – удаление отливки; 1, 3 – элементы пресс-формы; 2 – деталь; 4 – пресс-остаток

Для литья под давлением применяют литейные машины с горячей и холодной камерой прессования (рис. 7.38).

Рис. 7.38. Внешний вид типичного оборудования литья под давлением с горячей (а) и холодной (б) камерой прессования

Обрабатываемые материалы: алюминиевые, цинковые, медные сплавы. Расплав заполняет пресс-форму за доли секунды (0,01–0,6 с) при скорости до 120 м/с. При этом он сильно фонтанирует, ударяется о стенки формы и в течение 0,003–0,004 с закупоривает вентиляционные каналы. В момент окончания заполнения полости расплав мгновенно останавливается. Вследствие гидравлического удара поверхностный слой -0,2 мм отливок получается плотным, без газовой пористости, пузырьки газа остаются во внутренних сечениях. Пресс-форма для этого способа является весьма сложным и точным инструментом. Формообразующие детали изготовляют из специальных сталей, легированных вольфрамом, хромом, никелем.

Получают отливки массой от нескольких граммов до 50 кг, обычно тонкостенные (до 0,8 мм), сложной конфигурации. Они имеют высокую точность размеров (8–12-й квалитет), малую шероховатость поверхности (Rz = 20÷10 мкм и даже Rа= 1,25÷0,63 мкм). На рис. 7.39 приведен пример корпусной тонкостенной детали из алюминиевого сплава, полученной с помощью литья под давлением.

Рис. 7.39. Внешний вид типичной детали, полученной литьем под давлением из алюминия

Данный метод экономически эффективен для получения отливок сложной конфигурации при крупносерийном производстве.

Московский литейный завод выполняет литье алюминия по выплавляемым моделям для производства металлических изделий сложной формы. Получаемые детали из алюминия имеют высокую устойчивость к коррозии, в процессе эксплуатации не теряют свой внешний вид, имеют высокую прочность, электро- и теплопроводность, относительно легкие по весу.

Благодаря дешевизне, широкой распространенности как природного ресурса, доступности добычи, отличным техническим качествам, алюминий — популярный металл, используемый в разных отраслях промышленности. Из алюминия изготавливают конструкционные детали для различных видов транспорта, для использования в строительстве, на нефтехимических производствах, в машиностроении и приборостроении. По выплавляемым моделям можно производить: детали для автомашин, крыльчатки для насосов сложной конфигурации, детали для оборудования и приборов, лопасти турбинных двигателей для авиатехники и другие технические изделия.

Модельное литье из алюминия — многоступенчатый производственный процесс

Литье алюминия по выплавляемым моделям происходит в несколько этапов:

• изготовление моделей или блоков моделей из легкоплавкого материала;
• нанесение на модели огнеупорного материала, сушка покрытия;
• выплавка модели из огнеупорной оболочки, прокаливание получаемых форм;
• заливка подготовленной формы горячим алюминием;
• равномерное охлаждение металла, получение готовых литых изделий.

Особенностью данной технологии является одноразовое изготовление моделей и форм для литья, используемых для последующего производства готовых металлоизделий.

Современная технология литья алюминия по выплавляемым моделям позволяет получать тонкостенные детали сложной конфигурации, имеющие высокую чистоту поверхности и повышенную точность размеров. Получаемые изделия по данной технологии литья обычно не требуют дополнительной механической обработки, кроме поверхностей сопряжения. Отсутствие в изготовляемых формах для литья разъемов способствует тому, что в изделиях не возникают перекосы и заливы. В результате прогрессивной технологии производства, строгому рентгеновскому контролю готовых изделий потребителям поступает качественная продукция.

Точное литье алюминия

Точное литье алюминия по выплавляемым моделям позволяет производить изделия сложной конфигурации, с высокой точностью размеров формы изделий и толщины стенок, требуемого класса шероховатости поверхностей. Цех точного литья на заводе оснащен современным комплексом оборудования для литья различными способами, станками для окончательной обработки изделий.

Московский литейный завод — производитель качественных литых изделий из металлов

Предприятие имеет обширный производственный опыт в изготовлении литых изделий из цветных металлов, в частности из алюминия. В технологический процесс задействовано современное оборудование под руководством квалифицированного персонала. Все изделия проходят жесткий контроль по качеству, соответствуют нормативным требованиям ГОСТов и международным системам качества.

Изделия из алюминия вы можете подобрать из каталога готовой продукции, выпускаемой на Московском литейном заводе, либо разместить индивидуальный заказ на серийный выпуск продукции по предоставленным чертежам или образцам. Доставка готовых изделий осуществляется на договорных условиях. По всем вопросам обращайтесь по контактным телефонам, указанным на сайте — наши менеджеры предоставят интересующую вас информацию.

Старший специалист. Помощь в оценке стоимость и сроках производства изделий из бронзы, алюминия и чугуна.

Литье алюминия по выжигаемым моделям

ЛГМ (литье по газифицируемым моделям) алюминия – это одна из самых перспективных современных технологий литейного производства при изготовлении отливок из алюминия. Она становится все более популярной благодаря тому, что позволяет значительно уменьшить себестоимость производства отливок.

Для такого метода предварительно изготавливают модель нужной детали или изделия. Модель выполняют из пенополистирола. После этого модель засыпают формовочным песком и заливают в форму расплавленный металл. При таком методе металл (в данном случае алюминий) замещает собой модель, превращая ее в газ. Литье алюминия по газифицируемым моделям позволяет:

• Сократить затраты на материалы;
• Снизить отходы производства;
• Уменьшить число технологических операций;
• Снизить затраты на обработку изделия;
• Сократить затраты на дополнительное оборудование и в целом, значительно снизить себестоимость.

По таким технологиям изготовляются отливки не только из алюминия, но и из чугуна, стали, бронзы. «Московский литейный завод» имеет все необходимое, для производства таких металлических отливок. На нашем сайте вы можете найти нужное ЛМГ литье алюминия или заказать продукцию индивидуально.

Изготовление выжигаемых моделей из полистирола

Любой специалист знает насколько важным является процесс изготовления литейных моделей. От того насколько качественно будет изготовлена модель, зависит соответствие готового изделия исходному заданию и параметрам. Обычно, изготовление моделей требует достаточно кропотливого труда специалистов и объемной фрезерной и токарной обработки. Иногда длительность этого цикла отрицательно сказывается на всем процессе производства. Использование моделей из полистирола для литья алюминия является рентабельным вариантом замены устаревших технологий.

Модели из пенополистирола

Модели из пенополистирола применимы для изготовления продукции любой массы, так как они не имеют ограничений в размерах и формах. ЛГМ литье алюминия с применением таких моделей позволяет получать достаточно точные и сложные изделия. В процессе ЛГМ сама модель остается в форме, и это позволяет изготовить ее точную копию. Металл, заменяя модель затвердевает прямо в формовочном песке и зеркально принимает его форму.

Используя модели из полистирола для литья алюминия, литейные заводы получают высокоточные детали для промышленного использования.

Типовые цены

Старший специалист. Помощь в оценке стоимость и сроках производства изделий из бронзы, алюминия и чугуна.

Литье по выжигаемым моделям

Литье как один из способов обработки металлов известен человечеству очень давно. Когда-то в костер первобытного человека попал кусок медной руды и наблюдательный пращур обнаружил в остывших углях слиток металла — так начинался медный (бронзовый) век человечества, пришедший на смену каменному. И если в те далекие времена литье было единственно доступной технологией обработки металла, то в наши дни для получения определенных изделий литье остается единственно возможным способом изготовления, когда другие методы либо технологически невозможны, либо неоправданно дороги.

У литья есть и свои неоспоримые преимущества, и очевидные недостатки, так что при выборе этого способа изготовления приходится искать компромисс между плюсами и минусами. У литейных деталей очень высок коэффициент использования материала (КИМ), нет волокон, перерезанных в процессе механической обработки, да и самой механической обработки требуется иногда совсем немного. Но при всех этих достоинствах механические свойства литых металлов и сплавов ниже, пористость выше, возможно наличие внутренних дефектов и т.д.

Со времен первобытного человека технология литья значительно изменилась. Сегодня применяют литье металлов в земляные и песчаные формы, в металлические формы (литье в кокиль), центробежное литье, литье под давлением, литье по выжигаемым и выплавляемым моделям. Рассмотрим подробнее последний из вышеперечисленных способов формообразования.

Суть метода литья металлов и сплавов по выжигаемым/выплавляемым моделям (пока не будем делать между ними разницы) состоит в следующем. Сначала из специального материала изготавливается копия будущего изделия с необходимыми припусками на усадку и последующую механическую обработку. Для выплавляемых моделей используют парафин, стеарин, воск или их смеси, а для выжигаемых применяют материалы, сгорающие на воздухе или в кислородной среде с малым образованием дыма и сухих остатков (как говорят профессионалы — с низкой зольностью). Затем на полученную модель — неважно, выжигаемую или выплавляемую — наносят в несколько слоев (до двадцати) керамические порошки с силикатным связующим, просушивая модель после нанесения каждого слоя. В результате вокруг модели образуется прочная жаростойкая оболочка — корка, в которую затем и будет произведена заливка расплавленного металла. Но перед заливкой модель необходимо каким-то образом удалить. Если модель выплавляемая, то корку вместе с моделью помещают в ванну с горячей водой, где парафиностеариновая смесь, температура плавления которой 60-70 °С, плавится и благополучно покидает корку. С выжигаемыми моделями поступают следующим образом: форма помещается в печь и достаточно долгое время выдерживается при высокой температуре либо в воздушной среде, либо с подачей кислорода — для более полного и быстрого сгорания модели (поэтому, собственно, модель и называется выжигаемой). Для удаления продуктов горения форма продувается сжатым воздухом. Если позволяют условия, то перед заливкой форме дают остыть до температуры окружающего воздуха, а зольные остатки вымывают струей воды или выдувают. Правда, такое удаление сухих остатков не всегда возможно: при остывании до комнатной температуры на корке может появиться паутина трещин.

По выжигаемым/выплавляемым моделям отливают и высокохудожественные предметы (например, статуэтки), и изделия машиностроения (компрессорные колеса насосов и перекачивающих устройств) — в обоих случаях изготовление иными способами невозможно либо более затратно.

Остается один вопрос: откуда взялась выплавляемая или выжигаемая модель?! Податливость воска или парафина не очень-то упрощает процесс формирования литейной модели… Вот здесь-то и начинается самое интересное. Понятно, что моделей должно быть произведено ровно столько, сколько будет отлито изделий, и для формирования этих моделей готовят дополнительную оснастку, в которую модели и будут отлиты (мы говорим сейчас о выплавляемых моделях). Из алюминиевого сплава или из дерева изготавливается форма, причем проектируется она разборной, из сегментов — иногда это тот еще кубик Рубика, но только так можно извлечь выплавляемую модель. Процесс не быстрый, поэтому исследуются и альтернативные способы формирования выжигаемых/выплавляемых моделей.

С развитием технологий быстрого прототипирования (Rapid Prototyping, RP) возникла идея производить литьевые модели на специальных установках — трехмерных принтерах. Не углубляясь в подробности различных технологий быстрого прототипирования, отметим только, что сегодня получили развитие и успешно применяются системы изготовления образцов по математическим моделям, полученным из CAD-систем. Используются различные методы выращивания и разнообразные материалы, однако не все они пригодны для изготовления выплавляемых/выжигаемых моделей (либо нелегко плавятся, либо плохо горят — дымно и с большим зольным остатком). На одной из выставок довелось видеть 3D-принтер, который послойно выращивал образец из воскоподобного материала, но качество выращенных моделей (видимо, из-за особенностей текучести этого материала в жидком состоянии) оставляло желать лучшего, к тому же модель вырастала в окружении поддержек из специального жирного воска, которые по завершении формирования модели надлежало удалить.

Компания CSoft (www.csoft.ru) с начала 2006 года поставляет на российский рынок 3D-принтеры Contex — полноцветный DesignMate Cx и монохромный DesigneMate Mx*, сфера применения которых не ограничивается одним только изготовлением прототипов по математическим моделям CAD-систем. С использованием этого оборудования и специальных материалов возможно как изготовление выжигаемых моделей для литейного производства (Investment Casting), так и печать собственно литейных песчаных форм (!) для прямого литья цветных металлов и ферронесодержащих сплавов (технология Direct Cast). Обе технологии были опробованы на образцах, предоставленных заказчиками CSoft, о чем и хотелось бы рассказать.

Один из заказчиков, ФГУП «ОКБМ им. Африкантова» (Нижний Новгород), предложил опробовать технологию литья по выжигаемым моделям на примере реального изделия — колеса турбонасоса. Изготовление этой детали путем механической обработки даже на современных многоосевых фрезерных станках сопряжено с немалыми сложностями. Причина тут и в габаритах изделия (диаметр колеса порядка 300 мм), и в достаточно сложной форме лопаточных каналов. На предприятии успешно применяется технология литья по выплавляемым моделям, но опыт работы с выжигаемыми моделями был невелик. Нужно сказать, что приглашение к такому пилотному проекту не было спонтанным: металлурги и инженеры ОКБМ совместно со специалистами CSoft достаточно подробно исследовали процессы заполнения формы для отливки колеса с применением пакета LVMFlow, который позволяет оптимизировать конструкцию отливки и литниковой системы еще до изготовления опытных отливок и модельной оснастки, подобрать температуру заливки металла, предсказать и минимизировать литейные дефекты.

Рис. 1. Математическая модель колеса, сформированная в пакете Unigraphics NX

На рис. 1 показана исходная математическая модель изделия, сформированная в пакете Unigraphics NX и построенная с учетом технологических припусков, с рассчитанными прибылями и литниковой системой. Габариты рабочей зоны принтера (350x250x200 мм) не позволяли вырастить колесо целиком, поэтому средствами САПР изделие разрезали на части, показанные на рис. 2 разными цветами. От идеи сделать модель тонкостенной ради экономии расходных материалов решено было отказаться, так как в этом случае пришлось бы позаботиться об извлечении порошка из замкнутых полостей, да и габариты изделия диктовали достаточно высокие механические свойства модели. После выращивания и просушивания составные части склеивались специальным клеем. Еще одна особенность технологии трехмерной печати — все острые кромки лопаток скруглили еще в математической модели радиусами 0,3-0,5 мм, чтобы предохранить их от выкрашивания при последующей пропитке воском и в процессе производства корки.

Рис. 2. Выращивание модели производилось по частям, что обусловлено размерами рабочей части принтера

Несколько слов о порошке, из которого была выращена модель. Компания Contex (www.contex.ru) — точнее, ее подразделение Z-Corporation — предлагает два вида расходных материалов для производства выжигаемых моделей: zp14 и zp15e — оба на основе целлюлозы (по виду напоминающей смесь крахмала и пшеничной муки). Предпочтителен порошок zp14, дающий меньшую зольность в процессе выжигания, но его использование возможно только на монохромных принтерах Contex DesignMate Mx. Конечно, цвет выжигаемых моделей не имеет никакого значения, но в силу конструктивных особенностей принтеров применение порошка zp14 на полноцветных DesignMate Cx невозможно, а монохромные принтеры имеют заметно меньшие размеры рабочей зоны (250x250x200 мм). Порошок zp15e с соответствующим связующим преимущественно ориентирован на выпуск эластичных, резиноподобных объектов (модели обуви, резинотехнических изделий и т.п.), менее пригоден для производства выжигаемых моделей, но применим для принтеров Cx.

Процесс печати представляет собой послойное пропитывание (печать) равномерно наносимых слоев порошка специальным связующим. В нашем случае для выращивания всех составных частей модели потребовалось около 10 часов. Печать производилась в основном ночью: принтер не требует постоянного пристального внимания. После печати требуется некоторое время для сушки, затем в специальной камере удаляются излишки порошка — и модель готова к склейке.

На рис. 3 показаны две части модели (собственно колесо и литниковая система с прибылями) перед склеиванием. Здесь также можно увидеть специальное отверстие под деревянную державку, на которой модель была закреплена для формования корки.

Рис. 3. После выращивания две части модели соединяются клеевым составом

После склейки модель покинула стены компании CSoft и отправилась в ОКБМ, где продолжились работы по формированию корки и была произведена заливка материала. Для получения более качественной поверхности отливки и лучших условий удаления материала модель перед формированием корки на несколько минут погрузили в расплавленный парафин.

Формирование корки — отлаженная технологическая процедура (рис. 4). Смешанные с эмульсией специальные порошки различной зернистости наносятся на модель в несколько слоев, каждый слой просушивается.

Рис. 4. Окончательный вид корки перед выжиганием модели

Корка помещается в песчаную опоку (рис. 5) — своего рода температурный буфер, который позволяет сохранить тепло формы при ее продувании после выжигания модели. Далее вся конструкция на довольно длительное время (в нашем случае — на 40 часов) отправляется в печь, где происходит выгорание материала выжигаемой модели.

Рис. 5. Корка в опоке непосредственно после выжигания. Следующий этап — продувка

Завершающий этап — продувка корки сжатым воздухом — процедура весьма ответственная: оставшиеся в форме обуглившиеся остатки модели могут свести на нет все труды. Конечно, все будет проще, если условия позволяют без риска разрушения или растрескивания корки охладить форму до комнатной температуры с последующим вымыванием остатков материала. Но в данном случае охлаждение формы было совершенно неприемлемо, поэтому сразу же после продувки была произведена заливка в горячую корку.

После заливки форма остывала в течение суток, а затем корку безжалостно раскололи и на свет была извлечена отливка, в точности повторяющая очертания выжигаемой модели. Литье по выжигаемым/выплавляемым моделям иногда называют литьем с возможностью копирования отпечатков пальцев модельщика. И правда, отливка воспроизвела все мельчайшие детали — клеевые швы и даже те самые скругления кромок радиусом 0,5 мм (рис. 6-7).

Рис. 6. Отливка. Правильно рассчитанная схема размещения прибылей и литников позволила избежать дефектов литья

Результаты заливки подтвердили расчеты, предварительно выполненные в пакете LVMFlow: дефектов на наиболее ответственных лопаточных поверхностях не обнаружилось.

После отрезки литников и прибылей, а также предварительной механической обработки изделие приобрело вид, показанный на рис. 8.

Рис. 8. Удалены прибыли и литники. Обработаны посадочные поверхности

Несколько слов о другом проекте — изготовлении литых деталей по технологии Direct Cast прямым литьем алюминиевых сплавов в формы, подготовленные на 3D-принтере Contex DesignMate Cx. Суть технологии такова: из порошка zp501 (на вид — обычный кварцевый песок) со специальным связующим выращивается литьевая форма. Перед заливкой форма 6-8 часов просушивается при определенной температуре, после чего заполняется расплавом алюминиевого (или другого цветного, не содержащего железа) сплава.

Исходные данные содержались в математической модели изделия с прибылью и стояком, которая была предоставлена МПО им. Румянцева (рис. 9). И если в технологии выжигаемых моделей выращивается позитивный образец, то для технологии прямого литья модель изделия при помощи булевых операций была «вычтена» из прямоугольного блока будущей литьевой формы (рис. 10).

Рис. 9. Математическая модель изделия со стояком и прибылями

Рис. 10. Математическая модель формы, полученная «вычитанием» модели изделия из блока

По соображениям безопасности отпечатанную и просушенную форму поместили в металлическую опоку и засыпали песком (рис. 11). Металл температурой 720 °С заливался при незначительном дымлении формы (рис. 12 и 13).

Рис. 11. Для безопасности модель помещена в металлическую опоку и засыпана песком

Литье по выплавляемым моделям — описание технологии, использование в домашних условиях

Не всегда возможно изготовить требуемую стальную деталь методом штамповки или при обработке на токарном станке. В особенности это касается тонкостенных заготовок сложной формы. В таком случае применяется литье по выплавляемым моделям. Описание технологии будет полезно не только для общего развития – она может быть адаптирована для работы в домашних условиях.

Общая схема

Принцип литья по моделям заключается в предварительном изготовлении формы, которая после определенной обработки заливается металлом. Но для начала необходимо определиться с основными этапами этого процесса.

Первое, что предшествует литью – изготовление формы. В заводских условиях для этого используют разъемные алюминиевые изложницы. Их конфигурация соответствует форме будущей заготовки, но имеет большие габариты. Обычно части изложницы изготавливают методом прессования алюминиевых заготовок.

Модель

В качестве материала изготовления первичной формы используют материал с низкой температурой плавления: парафин, стеарин, воск или этилцеллюлоза. При этом температура заливки не должна превышать 100°С. В твердом состоянии модельный состав обладает достаточной степенью пластичности, чтобы заполнить все пространство изложницы.

При сложной конфигурации изделия могут быть изготовлены несколько моделей, которые соединяются между собой путем незначительного нагрева торцевых частей.

Форма

Поверх модели наносят специальный состав на основе керамики. Для лучшей термической сопротивляемости она обсыпается мелкозернистым песком с добавлением циркония. В зависимости от габаритов изделия этот процесс может повторяться от 3 до 7 раз. Минимальная толщина керамической формы должна составлять 7 мм.

На этом этапе важно соблюдать следующие условия:

• Равномерное распределение состава по всей поверхности модели.
• Отсутствие внутренних пустот. Они приведут к неправильной конфигурации изделия.
• Критическая температура, при которой форма не изменит своих габаритов, должна быть больше, чем температура расплавленного металла. Обычно это от 900 до 1200°С.

По окончании формирования необходимо сделать отверстия для удаления парафинового материала. Формы помещаются в печь, где под воздействием высоких температур происходит испарение парафина. В случае надобности проводится дополнительный дожег керамической формы.

Готовая отливка

Основной проблемой литья по выплавляемым моделям в домашних условиях является частое появление дефектов формы при заливке в нее расплавленного металла. Поэтому предварительно ее поверхность нагревается до температуры заполняемой массы. При этом термическая обработка должна быть сделана равномерно по всей поверхности керамической заготовки.

По истечении 4-6 часов можно удалить поверхностную керамическую оболочку. В промышленных условиях для этого используют вибрационную машину. Основательный этап – отсечение литника. В дальнейшем изделие может подвергаться обработке сжатым воздухом, пескоструйной шлифовке.

Области применения

Общее описание технологии не дает представление о практическом применении этой схемы. В настоящее время она используется в машиностроении и при изготовлении сложных конструкций. Учитывая высокую точность получаемых деталей и относительно низкую себестоимость их изготовления, литье по выплавляемым моделям активно применяется в следующих областях:

• Машиностроение, судостроение и приборостроение. Применяется относительно недавно, так как при изготовлении были проблемы с качеством сформированной формы. Появление этилсиликата позволило добиться требуемых показателей термической устойчивости и вязкости.
• Ювелирная промышленность. Так как температура плавления золота, серебра и бронзы значительно ниже, чем у стали – требования к качеству керамических заготовок дают возможность делать литье в домашних условиях.
• Зубопротезирование.

Ярчайшими примерами применения метода воскового литься являются памятники Санкт-Петербурга – Петру Первому и «Укротитель коней», установленный на Аничковом мосту. Соблюдение технологии и применение соответствующих составов позволяет добиться изготовления деталей, ювелирных украшений, произведений искусства высокой точности.