В качестве огнеупорной основы формовочных смесей применяют кварцевый песок, пылевидный кварц, плавленый кварц, электрокорунд, циркон, дистен-силлиманит, шамот, магнезит, графит. Связующими материалами служат этилсиликат, жидкое стекло, гипс.
Приготовление огнеупорной суспензии и гипсовой массы.
Огнеупорные суспензии (этилсиликаты и жидкостекольные), как правило, готовят в специальных установках.
Приготовление этилсиликатной суспензии. Для приготовления этилсиликатной суспензии рекомендуется использовать установки. У которых частота вращения крыльчатки составляет до 2500 мин-1. На практике суспензию иногда готовят вручную, если к качеству поверхности отливки не предъявляется высоких требований.
Этилсиликатную суспензию готовят двумя способами - раздельным и совмещенным.
При раздельном способе предварительно готовят гидролизрованный этилсиликат, затем в него вводят огнеупорную составляющую при постоянном перемешивании. Суспензию выдерживают в течении получаса до полного удаления из нее пузырьков замешанного воздуха.
При использовании совмещенного метода в этилсиликат сначала вводят, непрерывно перемешивая, растворитель ( гидролизный спирт, ацетон или изопропиловый спирт). Затем всыпают часть (0,7-0,8 от общего количества) огнеупорного материала и перемешивают в течении 10-15 мин. Далее вливают воду, подкисленную соляной или азотной кислотой, продолжая перемешивать в течении 30-40 мин. Наконец, добавляют оставшуюся часть огнеупорного материала и специальные добавки (глицерин, борную кислоту и др.), перемешивают еще в течении 10-15 мин.
Приготовление жидкостекольной суспензии. Для приготовления жидкостекольной суспензии в жидкое стекло добавляют сначала огнеупорную глину (глинозем или шамот, а затем пылевидный кварц. Огнеупорные составляющие вводят при непрерывном перемешивании в течении часа. Для улучшения технологических свойств в суспензию иногда добавляют 4% веретенного масла. Готовую суспензию выдерживают в течении 5-8 мин до удаления пузырьков воздуха.
Приготовление гипсовой массы. Жидкую гипсовую массу для форм, в которые заливают алюминиевые и магниевые сплавы готовят обычно в смесителях пропеллерного типа. В воду предварительно вводят замедлитель схватывания (0,15-0,30% от массы сухой смеси).
Если форма предназначена для литья магниевых сплавов, добавляют также 1% борной кислоты для предотвращения загорания магния при заливке. Кислота, кроме того, замедляет схватывание гипса.
Составы некоторых огнеупорных покрытий приведены в таблице 3Таблица 3. Составы огнеупорных покрытий
Заливаемые сплавы | покрытия | Состав суспензии | Закрепляющая присыпка | ||||
Связующее | Массовая доля связующего, % | Огнеупорный материал | Массовая доля огнеупорного материала, % | Огнеупор | Размер зерна, мм | ||
Углеродистые стали, чугун | Этилсиликатное | Гидролизованный этилсиликат | 30-40 | Пылевидный кварц | 60-70 | Кварцевый песок | 0,20-0,40 |
Комбинированное с упрочняющим жидкостекольным покрытием | Гидролизованный этилсиликат (облицовочные слои) | 30-40 | Пылевидный кварц | 60-70 | Кварцевый песок | 0,20-0,40 | |
Жидкое стекло (упрочняющие слои) | 40 | Пылевидный кварц + глина (Н2О до 10-15%) | 60 | Кварцевый песок | 0,20-0,40 | ||
Титановые сплавы | Комбинированное | Гидролизованный этилсиликат | 43-48 | Электрокорунд (м5-М7-20%, М40-80%) | 52-57 | Электрокорунд | шлифзерно |
Жидкое стекло | 40 | Электрокорунд М40 | 60 | Электрокорунд | |||
Цветные сплавы | Гипсовая форма | Вода (99,7%), замедлитель схватывания (0,3%) | 40 | Гипс (40%), кварцевый песок (50%), асбест (10%) | 60 | - | - |
Этилсиликатное | Гидролизованный этилсиликат (98%), борная кислота (2%) | 32 | Электрокорунд (м5 - 70%), М7-30%) | 78 | Электрокорунд | 0,40 |
Перед нанесением огнеупорного покрытия модель обезжиривают 1,5 %-ным водным раствором нейтрального мыла, соды или олеиновой кислоты и т.п.
Огнеупорное покрытие наносят на модель путем однократного погружения в суспензию, или двух-, или трехкратного с интервалами 10-25 с для сушки очередного слоя на воздухе. Модельный блок после последнего погружения в суспензию обсыпают зернистым огнеупорным материалом. Если предусмотрено вытапливание модели в горячей воде, жидкостекольное покрытие закрепляют 18 %-ным водным раствором хлористого аммония, подкисленного 0,3 % соляной кислоты. Для закрепления покрытия модель после нанесения очередного слоя погружают в бачок с закрепителем на 40-90 с.
При изготовлении комбинированных форм для получения отливок из цветных сплавов модель погружают в подготовленную быстротвердеющую гипсовую массу и выдерживают в ней до затвердевания массы.
Для формирования керамической оболочки огнеупорное покрытие подвергают воздушной, воздушно-аммиачной и вакуумно-аммиачной сушке.
Как показывает практика, огнеупорное покрытие на основе этилсиликата можно высушить на воздухе за 4-10 ч. Продолжительность сушки зависит от числа нанесенных слоев, от размеров и сложности модели. Продолжительность воздушно-аммиачной сушки составляет 1,0-3,5 ч, вакуумно-аммиачной сушке - 15-30 мин.
Для сушки моделей в аммиачных шкафах берут 1,5-2,0 л аммиачной воды плотностью 0,89-0,95 г/см3 на 1м3 объема сушильного шкафа. Температура в шкафу составляет 18-25 oС.
Комбинированные покрытия, включающие два или три упрочняющих жидкостекольных слоя, сушат на воздухе в течении 5-6 ч. Причем температура сушки составляет 22-28 oС для этилсиликатного слоя и 22-31 oС для жидкостекольного.
Ускоренную сушку комбинированных форм, основанную на взаимном закреплении чередующихся этилсиликатного и жидкостекольного слоев, производят потоке воздуха со скоростью 4-5 м/с при температуре 25-28 oС в течении 1,5-2 .
Модельный состав из керамических оболочек может удаляться несколькими способами, а именно: выплавлением (легкоплавкие модельные составы), растворением (составы на основе карбамида и пенополистирола) или выжиганием (блочный полистирол и пенополистирол).
Выплавление. Легкоплавкие модели выплавляют в горячей воде, в расплавленном модельном составе той же марки, горячим воздухом в камерных электрических печах, в паровой камере, в автоклаве.
Удаление моделей в горячей воде обычно производят в специальных емкостях при температуре 96-98 oС. Возврат модельного состава при этом составляет 90-95 %. Керамические оболочки после удаления моделей подсушивают на воздухе не менее 3 ч или в сушильном шкафу при 110-150 oС в течении 1-2 ч.
Удаление моделей в расплавленном и перегретом (на 30-40 oС) модельном составе той же марки обеспечивает некоторое упрочнение оболочек, но при этом увеличивается расход модельного состава (возврат составляет менее 70 %).
Выплавление модельного состава горячим воздухом производят в специальных установках при температуре 120-200 oС в течении 10-20 мин. Возврат модельного состава при этом равен 80-90 %.
При использовании камерных сушил удаление моделей продолжается 6-8 ч при температуре 110-120 oС.
Растворение. Модели из пенополистирола растворяют в толуолоацетоновом растворителе (1:1) от 15 мин до нескольких часов, в зависимости от плотности материала.
Выжигание. Модели из блочного полистирола выжигают обычно в печах, прокаливая при температуре 950-980 oС.
Модели из гипсовых форм выплавляют обычно в паровой камере под давлением 0,025 Мпа в течении 3-4 ч. Возврат модельной массы составляет90 %.
Прокаливание формы
После удаления модельного состава керамическую оболочку готовят к заливке металла. Возможны несколько вариантов. Если оболочка достаточно прочна, ее прокаливают и ставят под заливку. Если прочность оболочки недостаточно высока, чтобы исключить разрешение при заливке, ее заформовывают в опоки из жаростойкой стали и засыпают сухим наполнителем: кварцевым песком, отходами керамических покрытий, шамотом, магнезитом и др. иногда используют жидкий наполнитель с цементом, иногда ограничиваются применением "пробки" на сухом наполнителе.
Чтобы удалить остатки модельного состава и завершить формование керамики, опоки с помещенными в них оболочками прокаливают в электрических ли газовых камерных печах. Желательно оболочки на основе кварца, электрокорунда, циркона, шамота прокаливать при температуре 1200-1300 oС в течении 10-30 мин. Если температуру снизить до 900 oС, продолжительность прокаливания увеличивается на несколько часов.
Гипсовые формы для литья алюминиевых сплавов рекомендуется прокаливать при температуре до 600 oС в течении 3-12 ч, для литья медных сплавов - при температуре до 700 oС в течении 5-20 ч, для литья магниевых сплавов - при температуре до 500 оС в течении 12-15 ч.
Вернуться назад к разделу - Литье по выплавляемым моделям: Основы техпроцесса
Предыдущая статья
Следующая статья
← вернуться в раздел Литье и литейные технологии
← вернуться в оглавление справочника