Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]




Начать новую тему Ответить на тему
 Страница 1 из 1  [ 1 сообщение ] 
Автор Сообщение
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 13 сен 2018, 08:35 
Не в сети
Цитата
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 10 авг 2018, 07:00
Сообщения: 98
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 0 раз.
Заслуженная репутация: 0
 Ответить с цитатой Ответить на тему 
Влияние модельного состава и материалов пресс-форм на формирование выплавляемых моделей при литье фасонных отливок сложной конфигурации

Влияние модельного состава и материалов пресс-форм на формирование выплавляемых моделей при литье фасонных отливок сложной конфигурации - Изображение

Получение высокохудожественных изделий малых форм возможно только методом литья по выплавляемым моделям. В процессе тиражирования, начиная с этапа формирования выплавляемой модели, происходит искажение авторской версии отливки. Качество отпечатка определяют поверхностные явления, происходящие на границе «оснастка — модельный состав». Эти явления описываются физическими величинами — поверхностным натяжением и краевым углом смачивания.

Для оценки влияния температуры расплава на величину краевого угла смачивания Θₒ был использован модельный состав Р-3. Интервал температуры от 65 до 90 °С. Такое ограничение обусловлено по верхнему пределу — испарением компонентов расплава, по нижнему — возможностью сформировать каплю на острие иглы. Подложкой служило обезжиренное кварцевое стекло с температурой 25 °С.

Для ювелирного парафино-церезинового состава с добавкой полистирола краевой угол смачивания был замерен при нагреве расплава до 95 °С на подложке из вулканизированной резины с температурой 25 °С. В этом случае Θₒ в среднем составил 940.

Влияние модельного состава и материалов пресс-форм на формирование выплавляемых моделей при литье фасонных отливок сложной конфигурации - Изображение

Зависимость статического краевого угла смачивания от температуры подложки устанавливалась на образце из алюминиевого сплава АЛ 2 с температурой 50 °С в контакте с каплей состава Р-3, имеющего температуру 85 °С. Θₒ в среднем составил 350.

Нагрев подложки свыше 60 °С приводит к растеканию состава Р-3 (Θₒ < 50). Однако нагрев даже до 50 °С практически исключает отделение капли от подложки. Данное явление не позволяет использовать этот метод для улучшения заполнения рельефа вследствие возрастания сил адгезии при контакте расплава с подложкой согласно приведенной формуле.

В данном случае уменьшение Θₒ происходит вследствие увеличения работы адгезии. Поверхностное натяжение модельных составов мало меняется в интервале температур заливки, в то время как краевой угол смачивания имеет значения от 5 до 900. cos(Θₒ) = (Wₐ - σж.г.)/σж.г., где Wₐ — работа адгезии, σж.г. — поверхностное натяжение «жидкость — газ».

В ходе экспериментов по заполнению макрорельефа модельной оснастки установлено, что оптимальный интервал температур заливки для состава Р-3 - от 75 до 85 °С, причем предпочтение отдается нижнему пределу по усадке и легкости съема модели.

Температуру подложки желательно иметь не выше +25 °С по легкости съема и не ниже +10 °С по проливаемости макрорельефа. Данное замечание относится к пресс-формам на основе искусственных каучуков и силоксанового герметика.

Металлические пресс-формы предпочтительно заливать в интервале +20... +10 °С, т.к. с повышением температуры возможно затрудненное отделение модели. Охлажденная ниже +10 °С оснастка дает на поверхности моделей брак в виде «заворотов».

Влияние модельного состава и материалов пресс-форм на формирование выплавляемых моделей при литье фасонных отливок сложной конфигурации - Изображение

Анализ уравнения Юнга для Θₒ позволил предположить наличие различий в характере смачивания подложек, имеющих различные поверхностные натяжения «твердое тело — газ» (σт.г.), одним и тем же модельным составом. Экспериментально выявлено, что расплав модельного состава Р-3 смачивает материалы пресс-форм, а ювелирные составы ПЦ с добавкой полиэтилена или полистирола не смачивают оснастку.

Получившие широкое распространение в художественном литье в качестве материала модельной оснастки различные виды искусственных каучуков и силоксановые герметики показали аналогичную картину. Колебания краевого угла смачивания в пределах 15 %.

Результаты показывают отсутствие существенного влияния σт.г. на формирование Θₒ при изготовлении моделей в различной оснастке. Некоторое увеличение значений Θₒ на металлических подложках по отношению к эластичным можно объяснить как следствие более интенсивной теплоотдачи при формировании капли и, соответственно, изменения свойств жидкости.

Взаимодействие расплава модельного состава с поверхностью пресс-формы неизбежно приводит к возникновению работы адгезии (Wа), которую необходимо совершить при извлечении застывшей модели из оснастки. Wа определяет характер взаимодействия расплава с подложкой: чем выше Wа, тем лучше смачивается материал и обеспечивается получение качественного макрорельефа модели. Однако при выеме модели из оснастки к изделию необходимо приложить силу, способную совершить работу Wа на определенном участке поверхности модели, соприкасающейся с пресс-формой.

Один из способов уменьшить Wа — получившие распространение в производстве разделительные смазки. Жидкость, нанесенная на поверхность пресс-формы, в ходе заливки модельного состава образует парогазовую прослойку между оснасткой и моделью, обеспечивающую беспрепятственное отделение последней. При такой технологии проливаемость макрорельефа пресс-формы уже обусловливается взаимодействием разделительной смазки с расплавом модельного состава и поведением самой разделяющей жидкости на поверхности модельной оснастки.

В качестве разделяющих жидкостей при изготовлении моделей получили распространение вода, машинное и растительное масло.

Сами разделительные жидкости не оказывают влияния на Θₒ. Капля состава Р-3 с температурой 85 °С, нанесенная на поверхность дистиллированной воды с температурой 10 °С, образует линзу, имеющую Θₒ среднее, равное 650, т. е. краевой угол смачивания не отличается от показателей твердой подложки.

Влияние модельного состава и материалов пресс-форм на формирование выплавляемых моделей при литье фасонных отливок сложной конфигурации - Изображение

Интерес представляет также поведение самих разделительных жидкостей на материале пресс-формы. Дистиллированная вода, отработанное масло М8 Б1, машинное масло М8 Б1, растительное масло в контакте с виксинтом при температуре подложки 25 °С образуют краевые углы смачивания.

Вода и различные масла не образуют сплошных пленок на виксинте, а имеет место установление статического краевого угла смачивания. На практике перечисленные жидкости образуют на поверхности отдельные линзы. Исключение составляет поверхность подложки, имеющей шероховатость в виде параллельных штрихов. Капли машинного масла М8 Б1 на поверхности виксинтового образца со штрихами глубиной 0,05 мм составили при виде по штрихам Θₒср. = 310, поперек штрихов — 340.

Особенностью «штрихованной» поверхности виксинтовой подложки является отсутствие способности машинного масла собираться в отдельные линзы. Масло на шероховатой подложке в течение 1–5 мин образует равномерную пленку.

Такое поведение масла объясняется наличием капиллярного давления в направлении штриха, а т. к. масло смачивает герметик, то давление положительно, что и приводит к растеканию. Это явление подробно описано в литературе, в частности в работе приводится соотношение cos(Θш)=K cos(Θₒ), где cos(Θш) — косинус статического краевого угла смачивания на шероховатой поверхности материала; cos(Θ0) — косинус статического краевого угла смачивания, измеренный относительно плоскости, на которую проецируется истинная поверхность; К — коэффициент шероховатости (отношение фактической площади поверхности к проекции на горизонтальную плоскость).

Коэффициент К всегда больше единицы, таким образом, для смачивающих жидкостей (Θₒ < 900) растекание будет происходить лучше на шероховатой поверхности, чем на полированной.

Влияние модельного состава и материалов пресс-форм на формирование выплавляемых моделей при литье фасонных отливок сложной конфигурации - Изображение

В машиностроении подавляющее число моделей для ЛВМ получают запрессовкой модельного состава в металлические пресс-формы. Состав при температуре 50–70 °C в зависимости от компонентов подают под давлением 0,5х105–8х105 Па в полость пресс-формы. Эта технология нашла распространение и в ювелирной промышленности. Модели для отливок 0,02–0,05 кг изготовляют в пресс-формах из жестких сортов резины, а перед запрессовкой дополнительно сжимают металлическими пластинами, что позволяет применять требуемое давление.

Заготовки массой 0,5–10 кг требуют для своих моделей мягких пресс-форм, позволяющих вынуть ажурную заготовку без повреждений. Запрессовка под давлением в такие формы немыслима без нарушения геометрии оснастки и модели.

Свободная заливка остается преимущественным способом получения протяженных моделей с тонким рельефом. Закономерно возник вопрос о влиянии небольших давлений (до 5х103 Па), сравнимых с давлением в стояке литниковой системы, на характер взаимодействия между расплавом модельного состава и пресс-формой.

Для моделирования данного процесса капля состава Р-3, нанесенная на обезжиренную вулканизированную резину до застывания, придавливалась обезжиренным кварцевым стеклом, что обеспечивало давление в капле около 5000 Па (методика Я. Е. Гегузина). Краевые углы составили 1400–1600.

Такое поведение расплава модельного состава можно объяснить наличием у жидкостей гистерезиса смачивания, который и определяет краевые углы натекания в направлении возмущающей силы. Таким образом, можно утверждать, что внешнее давление гарантирует режим несмачивания при заполнении оснастки.

Влияние модельного состава и материалов пресс-форм на формирование выплавляемых моделей при литье фасонных отливок сложной конфигурации - Изображение

Увеличение диаметра капли при виде сверху происходит скачкообразно, т. е. краевые углы натекания Θнт.=1400–16000 устанавливались при определенном давлении дискретно.

Явление скачкообразного движения жидкости по поверхности под действием внешних сил описано в работе А. В. Лапшина. Данный опыт показал, что при отсутствии самопроизвольного движения смачивающей жидкости по поверхности твердой подложки (растекание) перемещение границы смачивания под действием внешнего давления сопровождается увеличением Θₒ в 2–2,5 раза.

В единичном производстве художественных отливок применяют метод послойного нанесения модельного состава. Модельную массу, перегретую на 40–50 °С, наносят кистью на поверхность виксинтового вкладыша. За счет быстрого охлаждения не происходит адгезионного взаимодействия с подложкой. Наносят 5–10 слоев, в зависимости от габаритов изделия. Далее части модели спаивают, шов затирают. Технология весьма трудоемкая и требует высокой квалификации работника.

Проведенные работы позволяют сделать следующий вывод. Для обеспечения качества выплавляемой модели художественной отливки необходимо соблюдение температурного режима модельного состава и оснастки. В частности, для составов типа Р-3 перегрев составляет 25–30 °С при температуре эластичного вкладыша 10–30 °С.


Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 2 (44) 2018


Влияние модельного состава и материалов пресс-форм на формирование выплавляемых моделей при литье фасонных отливок сложной конфигурации / 1527497707818.jpg
114.32 КБ, Просмотров: 105
Вернуться к началу
  Ответить с цитатой Ответить на тему  Профиль Отправить email   Рейтинг: 0  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  Страница 1 из 1  [ 1 сообщение ] 

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 2


Вы можете начинать темы
Вы можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы можете добавлять вложения

Перейти: 
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group [ Time : 0.679s | 33 Queries | GZIP : Off ]

@Mail.ru
Администрация портала не несёт ответственности за достоверность размещённой в сообщениях форума информации.