Литье в керамические формы по постоянным моделям

Прообразом всех разновидностей технологии получения керамических форм из смесей на основе этилсиликатного связующего является Шоу-процесс, запатентованный в Англии в 1954 г.

Технология процесса следующая: приготавливают суспензию, состоящую из 20—25% гидролизованного раствора этилсиликата и смеси огнеупорных материалов. 50% этих материалов — пылевидные (около 50 мкм), остальное — песок с размером зерен 0,1—0,2 мм. В суспензию вводят гелеобразователи — вещества с основными свойствами, которыми являются растворы различных щелочей, карбоната аммония, аминов, порошки магнезита и др.

Подготовленную суспензию немедленно выливают в модельную оснастку, где она через несколько минут переходит в студнеобразное состояние, а затем твердеет. Затвердевшую форму или стержень извлекают из модельной оснастки и помещают в горячую печь или поджигают пламенем горелки. Пары спирта, испаряющиеся из керамики, загораются на поверхности, а также во всем объеме появляется мелкая сетка трещин.

Микротрещины улучшают технологические свойства (газопроницаемость и податливость) формы и практически не влияют на состояние поверхности будущих отливок. После выгорания спирта керамическую форму прокаливают при 900 °C. Металл заливают в горячие или охлажденные формы.

Область применения:

• • художественное литье с практически сложным контуром отливки;
• • отливка деталей металлооснастки, пресс-формы; модельные плиты; формообразующие части кокилей и элементы стержневой и модельной оснастки.

Преимущество процесса:

• • возможность получения крупногабаритных отливок с повышенной точностью и хорошим качеством поверхности;
• • постоянная оснастка, которая может быть выполнена практически из любых материалов, вплоть до пластилина;
• • короткий цикл получения отливки.

Недостатки процесса:

• • сложность технологического процесса, требующего скрупулезного совпадения операций (время, температура, состав и др.);
• • большой расход и высокая стоимость формовочных материалов;
• • 75% стоимости отливок приходится на формовочные материалы.

Для того чтобы снизить расход дефицитных материалов — связующего и пылевидных огнеупоров — применяют композайт-Шоу-процесс (рис. 20.1). Основной опорный слой формы выполняют из менее дорогостоящих материалов, например шамота с жидким стеклом, по вспомогательной модели, размеры которой несколько больше размеров основной модели, или по рабочей модели, на которую накладывают слой войлока, резины или глиняной массы. Облицовочный слой получают заливкой суспензии в зазор между основной моделью и опорным слоем формы или же выдавливанием суспензии опорным слоем формы.

Рис. 20.1. Схема изготовления комбинированной формы:

а — заполнение опоки жидкостекольной смесью 2 по основной 4 и вспомогательной глиняной или войлочной модели /, расположенной на модельной плите 5 с опокой 3, б — форма с отвержденной смесью, из которой извлечена вспомогательная модель; в — заливка суспензии 6; г — прокаливание формы газовой горелкой 7; д — форма, залитая металлом 8

Керамические формы (стержни) используют для оформления протяжных и узких сложных полостей и отверстий. Часто керамические стержни применяют в литье по выплавляемым моделям. Для этого стержни устанавливают в пресс-формы и запрессовывают модельным составом.

После формирования оболочки и выплавления модельного состава стержень остается в полости оболочки, зафиксированный в ней знаками.

Вопросы и задания для самоконтроля

• 1. Приведите последовательность рабочих операций в процессе литья в керамические формы.
• 2. Какие материалы используют для изготовления форм в процессе литья в керамические формы?
• 3. Какие области применения процесса вам известны?
• 4. Назовите преимуществ и недостатки процесса литья в керамические формы.
• 5. Какие материалы используют для изготовления форм в литье? Приведите последовательность рабочих операций в процессе литья в керамические комбинированные формы. С какой целью изготавливают комбинированную форму?