Получение точных отливок из алюминиевых, магниевых и медных сплавов по постоянной модели
В гипсовых формах изготовляют отливки лишь определенной массы. Очень сложные отливки приобретают в оболочковых керамических формах.
В соответствии с сообщениям некоторых профильных компаний (Canadion—Marconi, Sterling Metals Limited, Munetto) керамические формы более удачны для отливок, имеющих весьма громадную разностенность.
Преимущества гипсовых форм для литья алюминиевых сплавов приводятся в работах.
Гипсовые формовочные смеси. Связующим в этих смесях есть гипс, качеству которого придается громадное значение.
Для гипсовых форм пригоден лишь таковой гипс, что при затвердевании не дает усадку. Гипсовые формовочные смеси имеют следующий ориентировочный состав, %: 30—100 гипса, 5—40 асбеста, 19—30 талька, 5—80 кварцевой муки, 0—10 гончарной глины, 33 молотого кирпича, 0—50 кварцевого песка, 70 кристобалита, 0—1,5 извести, 0—5 портландцемента, 0,25— 3,0 бромистого аммония.
Гипсовые формовочные смеси замешивают на воде до сметано-образного состояния в следующих соотношениях компонентов: 0,35 ч. воды на 1 ч. смеси. Отдельные присадки в гипсовые смеси воздействуют на их свойства следующим образом: молотый асбест повышает пористость; в случае если асбест применяют в волокнистой форме, то постоянно совершенствуются механические особенности формы.
Молотый асбест должен иметь соответствующую зернистость. Кварцевая мука снижает объемные трансформации гипсовой смеси на протяжении затвердевания, охлаждения и прокаливания формы. кварцевый песок и Тальк, как инертные наполнители, компенсируют объемные трансформации.
цемент и Известь стабилизируют объемные трансформации формы. Бромистый аммоний при обжиге форм разлагается на газообразные вещества и содействует увеличению газопроницаемости форм.
Кроме указанных присадок вводят кроме этого много других, используемых существенно реже: борную кислоту числом от 1 до 2% и буру 0,35—0,5%, содействующих стремительному отверждению смеси. Жидкое стекло повышает сопротивление и прочность форм против истирания.
Альгинат натрия числом 0,1—0,5%, карбонат натрия (0,1—0,5%), формалин регулируют скорость отверждения. Алюминат кальция числом 2,5—12% и окись цинка замедляют отверждение и придают формам громадную прочность. В качестве присадки для увеличения прочности форм применяют кроме этого добавки окислов алюминия, железа и т. п.
Гипсовые формы должны иметь следующие фундаментальные особенности: сопротивление и достаточную прочность истиранию; достаточную газопроницаемость; вероятно мельчайшие объемные трансформации.
Перечисленные особенности обеспечиваются способом и составом смеси ее изготовление. Громаднейшее влияние на особенности смеси (кроме ее состава) оказывает вязкость гипсовой массы, определяемой соотношением сухих компонентов и воды.
В следствии изучений авторов оказалось, что количество воды на 1 кг формовочной смеси не должно быть больше 0,8 л, в противном случае формы будут иметь низкую прочность, высокую газопроницаемость и при сушке громадную усадку; наилучшим есть соотношение 0,45— 0,55 л воды на 1 кг смеси. При меньших количествах воды гипсовая смесь весьма густая и заливать ею сложные модели тяжело; в такую смесь замешивается большое количество воздушных пузырьков.
В случае если соотношение приближается к 0,8 л воды на 1 кг смеси, то отверждение смеси быстро замедляется и она кроме того через 48 ч остается мягкой. Это относится к гипсовой смеси, складывающейся из 50% гипса «Rocasso», 30% кварцевой муки и 20% асбестовой крошки.
На свойства гипсовых форм еще воздействуют время и температура перемешивания формовочной смеси. Для указанной гипсовой смеси оптимальнее использовать воду с температурой 50—52 °С; при данной температуре формы имеют большую прочность, сопротивление истиранию, постоянство и газопроницаемость количества.
Время перемешивания гипсовой смеси не должно быть больше 3 мин. Более стремительное либо более долгое перемешивание ведет к усадке гипсовых форм.
Не обращая внимания на то, что гипсовые формы имеют в составе смеси вещества для увеличения газопроницаемости, все же ее величина недостаточна, и исходя из этого получаются отливки с недостатками, к примеру неслитинами.
Газопроницаемость возможно повысить тремя методами:
1) присадкой в формовочную смесь таких веществ, каковые по окончании нагрева и отверждения формы газифицируются и удаляются из нее и за счет этого повышают газопроницаемость. Значительно чаще для этих целей применяют хлорид либо бромид аммония;
2) нагревом в автоклаве (метод Antioch). При нагреве во мокрой воздухе при температуре 90° С гипс (дигидрат кальция) переходит в полугидрат [39], поскольку при данной температуре дигидрат есть неустойчивой формой сульфата кальция.
Вода, выделившаяся при разложении дигидрата кальция, растворяет полугидраты до насыщения. Так как растворимость полугидратов с повышением температуры понижается, то в автоклаве поддерживается низкое давление (от 0,07 до 0,2 МПа).
По окончании выдержки (6 ч) формы в автоклаве ее охлаждают во мокрой воздухе. Поверхность формы охлаждается стремительнее, чем внутренняя ее часть, исходя из этого в наружных слоях формы выделяются небольшие кристаллы дигидрата, а во внутренних частях формы — большие. В таковой форме с мелкозернистым поверхностным слоем и пористой внутренней частью газопроницаемость значительно выше;
3) вспениванием смеси (метод Gypsum Hydroperm). Сущность метода в том, что в гипсовые смеси додают вспениватель. В смесь вводят вещества, к примеру, карбонат и разбавленную кислоту либо перекись водорода и аммиачную воду.
Между ними при перемешивании смеси идут реакции с выделением громадного количества газа. Возможно вводить в гипсовую смесь органические пенообразователи, каковые при перемешивании захватывают воздушное пространство и прекрасно его стабилизируют во всем количестве.
Отвердевшая гипсовая форма насыщена небольшими газовоздушными пузырьками, что увеличивает газопроницаемость формы; условно назовем данный метод механическим вспениванием. Для каждого из этих способов существует собственная разработка.
В первом случае газопроницаемость увеличивается лишь по окончании нагрева до температуры, при которой из формы фактически удалена вся вода (и свободная, и связанная). При нагреве в автоклаве и при механическом вспенивании формовочной массы пористость образуется в тот момент, в то время, когда в форме имеется вся вода, как химически связанная, так и свободная.
Формы, у которых газопроницаемость повышают по первому методу, содержат в исходной гипсовой смеси вещества, каковые образуют пористость в тот же час по окончании затвердевания массы. Это нужно чтобы уменьшить отвод водяных паров при последующей термообработке.
Механически удаляется вода при температуре 85—96 °С. Сушить форму направляться с опаской, поскольку пористость очень мала и при образовании громадных количеств пара может случиться ее повреждение.
Минимальное время нагрева до указанной температуры образовывает 8 ч. После этого направляться нагрев до 200—220 °С, при котором удаляется большинство связанной воды. Скорость нагрева 50 °С/ч.
При данной температуре формы выдерживают до 12 ч. После этого направляться нагрев до 380 °С с той же скоростью, дабы разложить аммониевые соли. Выдержка при данной температуре 5 ч. Потом формы охлаждают при 100 °С их извлекают из печи и подготовляют к заливке.
При изготовлении гипсовых форм, подлежащих нагреву в автоклаве либо вспениванием, ‘в смесь не вводят присадки, повышающие газопроницаемость, такие, как асбест, стеклянная вата. Они в этом случае излишни.
Более того, при их применении возрастает шероховатость поверхности форм. Во время тепловой обработки гипсовой формы она делается достаточно газопроницаемой для удаления жидкости.
Как раз в это время удаляется свободная и дигидратная вода. Полугидратная вода удаляется на протяжении заливки металла в форму.
Образующиеся пары благодаря высокой газопроницаемости формы удаляются через стены без какого-либо повреждения формы.
Так, тепловая обработка форм при нагреве в автоклаве либо при вспенивании весьма несложна, и сами формы не так чувствительны к скорости нагрева. Тепловую обработку форм выполняют при низких температурах, находящихся между эндотермическими пиками, обусловленными утратой дигидратной и полу-гидратной воды.
При обычных условиях эта температура находится в пределах 180—225 °С. В диапазоне этих температур формы (в зависимости от их размеры) выдерживают 10— 18 ч. По окончании охлаждения формы подготовляют к заливке.
Сравнительные опробования всех трех обрисованных способов, совершённые предприятием ZPS г. Готвальдов (ЧССР), продемонстрировали, что
газопроницаемость форм была в пределах 48—52 J. N. Р. Однообразными были кроме этого плотность поверхности металла и качество отливок под литейной коркой.
Вспенивание форм требует правильного выдерживания технологических параметров: давления, температуры и времени нахождения в автоклаве.
Для увеличения газопроницаемости за счет разложения аммониевых солей нужна медленная и осмотрительная тепловая обработка форм. Объемную стабильность таких форм возможно повысить присадкой 1% сульфата алюминия A123.
Обработку гипсовых форм в автоклаве используют в серийном производстве, а механическое вспенивание—в единичном.
В случае если нужно иметь лишь определенную часть отливки с очень жёсткими допусками и качественной поверхностью на размер, применяют комбинированную форму. В песчаную форму вставляют либо гипсовый стержень, либо часть гипсовой формы.
Большая масса отливок из алюминиевых сплавов, каковые возможно приобретать в гипсовых формах, образовывает 10—160 кг. Минимальная толщина стены 1,5 мм, крайне редко 0,55 — 1,0 мм.
Шероховатость поверхности в пределах от 60 до 80 RMS. Теплопроводность гипсовых форм относится к теплопроводности простых песчаных форм как 0,65 : 1,0, что нужно учитывать, например, при литье свинцовистых латуней.
Содержание свинца в таких латунях должно быть не более 2,5%, а содержание углерода максимум 7%; при более высоком содержании свинца при охлаждении происходит его ликвация.
