Керамическая суспензия позволяет точно воспроизвести контуры модели, а образование неразъемной литейной формы с малой шероховатостью поверхности способствует получению отливок с высокой точностью геометрических размеров и малой шероховатостью поверхности, что значительно снижает объем механической обработки отливок. Припуск на механическую обработку составляет 0,2-0,7 мм. Заливка расплавленного металла в горячие формы позволяет получать сложные по конфигурации отливки с толщиной стенки 1-3 мм и массой от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов из жаропрочных трудно обрабатываемых сплавов.
Достоинство метода - по данному методу можно получить отливку, приближенную по размерам и массе к готовому изделию с малыми припусками на механическую обработку или, как в моем случае с низким классом точности, без них.
Недостатки - использование метода литья по выплавляемым моделям сопряжено с большой трудоемкостью производства, применением дорогостоящих материалов.
Литье в гипсовые формы.
Этим способом можно изготавливать любые художественные изделия из цветных сплавов и драгоценных металлов. Отливки из алюминия, меди изготавливают в гипсовых формах, нагреваемых до 8000С.
Формы делаются на основе гипса, как связующего, с огнеупорными наполнителями: асбест, кристобалит, кварцевый песок, динос, шамот.
Сухую гипсовую массу добавляют в воду: на 1 кг сухой массы дают 360 - 400 мл воды.
После подготовки модельной оснастки приступают к изготовлению форм. Модель первоначально окрашивают гипсовой смесью при помощи мягкой кисточки, тщательно заполняя все неровности формы. При изготовлении опок с выплавляемыми моделями (как в нашем случае) смесь заливают по краям опоки, так как интенсивном гипсовом потоке модели могут отломиться от литника.
Опоку с залитой смесью помещают на вибростол на 3 - 4 минуты.
После окончания формовки и отверждении гипсовой массы постоянные модели извлекаются из формы.
Формы выдерживаются от 1 до 3 часов в зависимости от их величины. Из форм по выплавляемым моделям модельный состав выплавляется в электрошкафах при температуре 1500С. При выплавлении таким методом значительная часть модельного состава впитывается в форму, что ухудшает качество отливки. При использовании высококачественных высокопрочных гипсов возможно удаление модели в горячей воде, при этом пропитка формы резко уменьшается.
Режим термообработки затвердевших форм зависит от состава смеси, габаритов формы, вида заливаемого сплава, способа удаления модели из формы и конструкции литниковой системы.
Оптимальным является нагрев со скоростью 250 - 3000 в час. Гипсовые формы для выплавляемых моделей следует нагревать медленно, так как они кроме влаги содержат впитавшийся модельный состав, что приводит к его горению, в результате чего образуется большое давление и форма может разрушиться.
Прокаливание форм для заливки алюминиевых сплавов рекомендуется при температуре 500 - 6000С. Время прокаливания зависит от размера формы и составляет от 3 (в нашем случае для мелкого изделия) до20 часов.
После прокаливания формы охлаждают до температуры заливки. Для алюминия это 150 - 2500С. Температура также зависит от толщины отливки. Охлаждение форм после прокаливания рекомендуется проводить со скоростью 2000С в час.
Заливка или свободная или при сложном рельефе принудительное заполнение под давлением или центробежным способом. При заливке под давлением торцевая поверхность гипсовой формы, где устанавливается литниковая чаша, должна быть ровной, для этого торец формы тщательно выравнивают, следя, чтобы внутрь не попал гипсовый порошок.
После затвердевания форму помещают в воду. Размокший гипс легко удаляется, отливку очищают и обрабатывают полировкой или на пескоструйной машине.
Достоинство метода - метод литья в гипсовые формы позволяет получить отливки с чистой поверхностью, точными размерами и хорошим отпечатком рельефа.
Недостатки - при изготовлении формы по постоянной модели, так как моя отливка имеет сложную конфигурацию необходимо делать большое количество разъемов, что увеличивает финишные операции на зачистку швов; при изготовлении формы по выплавляемым моделям увеличивается газификация, чистота поверхности отливки ниже, чем при литье по выплавляемым моделям.
Литье по газифицируемым моделям
Для изготовление газифицируемых моделей применяют специальный пенополистерол. Изготовленную газифицируемую модель с литниковой системой окрашивают, формуют сухим песком или жидкоподвижной смесью и заливают металлом. Под действием высоких температур модель газифицируется, и ее место занимает металл.
Для художественного литья используется пенополистерол ПСБ-1Д. К пенополистеролу предъявляются следующие требования:
1) при минимальной плотности он должен обладать достаточной прочностью, чтобы не нарушать конфигурацию при формовке;
2) модели должны иметь чистую и гладкую поверхность;
3) противопригарные краски должны хорошо смачивать модель и при высыхании сохранять сцепление;
4) температура газификации должна быть ниже температуры заливаемого металла;
5) скорость газификации должна быть достаточной для того, чтобы расплавленный металл мог заполнить полость формы до кристаллизации;
6) при взаимодействии с жидким металлом пенополистерол должен разлагаться с выделением минимального объема газообразных веществ;
7) зольность пенополистерола должна быть минимальной.
Для приготовления форм в качестве наполнителя можно использовать сухой огнеупорный материал без связующего, однако применение такого материала требует полного выполнения параметров заливки, то есть температуры металла, степени уплотнения наполнителя и скорости подъема металла в форме. При несоблюдении этих условий возможно обрушение наполнителя, что приводит к браку. Для получения качественных оливок при литье этим способом обычно используют песчано-цементные и жидкостекольные самотвердеющие смеси.
Преимуществами этого способа являются: отсутствие линии разъема у модели, выполнение отливок любой сложности, исключается операция извлечения модели и отделки форм, не нужно делать формовочные уклоны, отсутствуют отдельно изготовляемые стержни, при формовке можно применять сыпучий материал без связующих, следовательно, отпадает процесс приготовления формовочных смесей.
Недостатки - при сгорании пенополистерола выделяется большое количество газа, что приводит к образованию газовых раковин, а также к загрязнению окружающей среды, вредит здоровью рабочих, требует оборудования специальной системы вентиляции.
На основании анализа трех вариантов изготовления ножек ларца я считаю наиболее экономичным с точки зрения обеспечения качества отливки метод литья по выплавляемым моделям в оболочковые формы.
Для изготовления стенок изделия я считаю рациональным использовать технологию плазменной резки на станках с ЧПУ. При изначально более высоких, чем при методе листовой штамповки капиталовложениях, метод плазменной резки на станках с ЧПУ дает более быструю окупаемость. Выходными параметрами расчета годового экономического эффекта являются следующие: сокращение численности основных рабочих; уменьшение трудоемкости изготовления листовых деталей; уменьшение производственных площадей; окупаемость средств; повышение производительности труда, улучшение качества изготовления плоских деталей за счет инвариантности производственного процесса от человека; решения социальных вопросов, в частности, освобождение человека от вредных условий труда в процессе вырезки деталей
Фонарь в форме ларца состоит из 15 частей. Это 4 боковые стенки (1 - 3), дно (6), 4 стенки крышки (4,5), 4 ножки (7), ключ (7) и кольцо (10).
Конструкция изделия представлена на сборочном чертеже.
Материал, стиль и назначение изделия предполагают использование недорогого сплава белого цвета.
Материал стенок, дна и ключа - листовой алюминий марки АД. М1.5х600х2000 ГОСТ 21631 - 76.
Для плазменной резки применяют алюминиевые деформируемые отожженные листовые материалы.
Таблица 1. Химический состав алюминиевых деформируемых отожженных листовых материалов по ГОСТ 21631 - 76 (ост. Al).
| Марка | Si | Fe | Cu | Mg | Mn | Cr | Ti | Zn | r, кг/м3 |
| АД | 1 | 0.05 | 0.05 | - | - | 0.05 | 0.10 | 2.71 | |
| АДОО | 0.20 | 0.25 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | - | 0.03 | 0.07 | 2.7 |
| АМг2 | 0.40 | 0.30 | 0.15 | 0.10-0.50 | 0.10 | 0.05 | 0.15 | 0.15 | 2.69 |
Таблица 2. Размеры листов при толщине 1.5мм в зависимости от марки сплава (мм.).
| Марка сплава | ширина | длина |
| АД | 600, 800900, 1000 | 2000 |
| АДОО | ||
| АМг2 | 1000, 1200,1400, 1500 | От 2000до 7000 |
Технологические требования для алюминиевых листовых материалов применяемых для плазменной резки на станках с ЧПУ.
1). Листы из алюминия марок АД, АДОО, АМг2 изготовленные по ГОСТ 4784-74.
2). Для плакировок листов в зависимости от марки сплава применяют алюминий химическим составом:
Таблица 3. Химический состав сплава для плакировки листов из сплава АД.
| Марка | Alне менее | Si | Fe | Cu | Mg | Mn | Ti | Zn |
| АД | 99.3 | 0.3 | 0.3 | 0.02 | 0.02 | 0.05 | 0.15 | 0.1 |
3). Толщина плакирующего слоя на каждой стороне листа от фактической толщины листа в % при плакировке: при толщине от 0.5 до 1.9мм - не более 1.5%.