Сущность литья по выплавляемым моделям.
Сущность способа литья по выплавляемым моделям состоит в том, что модель изготовляют из такого материала, который без разрушения формы можно выплавить или растворить и получить неразъемную форму, что обеспечивает высокую точность отливок. Чаще всего материалом модели является легковыплавляемая воскообразная масса. Литьем по выплавляемым моделям получают отливки сложной конфигурации с толщиной стенки до 0,5 мм в основном из стали и жаропрочных сплавов, трудно обрабатываемых механическим способом.
Преимущества литья по выплавляемым моделям: возможность изготовления отливок из сплавов, не поддающихся механической обработке; получение отливок с точностью размеров до 4–го класса и шероховатостью до 6-го класса чистоты, что в ряде случаев устраняет механическую обработку; возможность получения узлов машин, которые при обычных способах литья пришлось бы собирать из отдельных деталей.
Литье по выплавляемым моделям можно использовать в условиях единичного (опытного), серийного и массового производства. Экономические показатели этого способа, рациональность его применения зависят от номенклатуры отливок. Наиболее целесообразно изготовлять этим способом мелкие, но сложные по конфигурации отливки, а также крупные отливки, к которым предъявляются высокие требования по точности размеров и чистоте литой поверхности, отливки из труднообрабатываемых сплавов.
Изготовление и тиражирование моделей.
Выплавляемые модели изготавливают модельных составов в пресс-формах из, материал модели включает в себя парафин, воск, стеарин, жирные кислоты. Состав хорошо заполняет полость пресс-формы, дает четкий отпечаток. После затвердевания модельного состава пресс-форма раскрывается и модель извлекается из нее.
Затем модели собираются в модельные блоки с общей литниковой системой припаиванием, приклеиванием. В один блок, объединяя несколько моделей одновременно. С целью тиражирования восковых моделей для отливки одинаковых изделий, изготавливают резиновую пресс-форму. Сама пресс-форма может состоять как из одной, так и двух или более частей, тогда она будет называть разъемной. Благодаря такой пресс-форме возможно изготовить необходимое количество восковых моделей, что значительно упрощает процесс работы.
Состав и свойства гипсокристобалитной смеси.
Применение литейных гипсокристобалитных форм позволяет отливать многочисленные художественные изделия практически любой сложности из любых цветных сплавов.
Кристобалит – это наиболее приемлемый наполнитель для гипсовых форм, широко применяемый в зарубежной и отечественной практике, что обусловлено его специфической динамометрической характеристикой. Большое термическое расширение кристобалита в интервале температур 230-260 ◦С (общее расширение кристобалита, нагретого до 260 ◦С, составляет около 1,6%, а до 800 ◦С - около 1,8%) позволяет компенсировать усадку гипсовых форм при их прокаливании перед заливкой металлом и устранять влияние усадки металлов и легкоплавких моделей на размеры получаемых изделий. Пологость кривой линейного расширения формовочных материалов с кристобалитовым наполнителем при температурах свыше 260 ◦С обусловливается стабильностью размеров форм в большом интервале температур, что положительно влияет на точность отливок и сохранение целостности форм.
На 70-75% в кристобалита и в кварца добавляется 25-30% высокопрочного гипса и 2-3% замедлителя (борная кислота, гашеная известь). Для увеличения жидкотекучести смеси в воду добавляют ортофосфорную кислоту.
Водно-массовое соотношение: 360-400 мл дистиллированной воды на 1 кг формовочной смеси- зависит от температуры окружающей среды и вида изготавливаемых изделий.
Назначение и характеристика изготавливаемой детали (габаритные размеры, вес, наличие отверстий и плоскостей).
Данная деталь является дверной ручкой. Основное назначение-это открывание двери, а так же деталь несет декоративный характер. Вес изделия: 0,3 кг. Не имеет сквозных отверстий. Габаритные размеры: 125х30мм.
6 Пооперационная таблица изготовления отливки в гипсо- кристаболитной форме.
| № | Название операции | Описание операции | Схема | Оборудование и материалы | |||||
| Выбор и обработка мастер-модели | Для того, чтоб сделать форму, мастер-модель подготавливаем к формовке: определяем линию разъема. |
| Пластилин, исходная мастер-модель из металла. | ||||||
| 2. | Первая стадия формовки: | Устанавливаем мастер-модель на деревянную подмодельную плиту и обрамляем ее опалубкой с зазором 10-15 мм от модели. | Мастель-модель, деревянная подмодельная плита, графит, опалубка (металлическая полоска), компаунд кремнийорганический 710 А, катализатор | ||||||
| Вторая стадия. | Покрываем разделительным материалом-графитом. | ||||||||
| Третья стадия | Затворяем «Компаунд кремнийорганический 710А» (100гр виксинта+5 кубиков катализатора | 
| |||||||
| Четвертая стадия | Покрываем подготовленную мастер-модель затворенной смесью. | ||||||||
| Пятая стадия | Затвердевание виксинта. Длительность –около двое суток. | ||||||||
| 3. | Расплавление модельного состава Р-3 | (П60Ц22Б12Ку6) (Состав модельной массы:П-парафин, Ц-церизин, Б-буроугольный воск, Ку-кубовые остатки термического крекинга парафина. Т=80-90градусов | |||||||
| 4. | Заливка модельного состава способом «намораживания». | Температура каплепадения состава Р-3 =70-85°С. Воск должен быть нормальной температуры, чтоб усадка была минимальной. Взяв виксинтовую форму, наливаем в нее небольшое количество растопленного воска и круговыми движениями, «намораживая» стенки формы, распределяем модельный состав по внутренней полости виксинтовой формы, чтоб примерная толщина восковой стенки была около 3 мм. Даем возможность воску полностью остыть и затвердеть(30-40 мин). | |||||||
| 5. | Извлечение затвердевшей восковки из формы. | 
| |||||||
| 6. | Обработка восковки. | Получившуюся восковку тщательно обрабатываем. Уточняем рельефные элементы, удаляя при этом облои. | 
| Восковка. Скальпель, макетный нож, металлическая линейка. | |||||
| 7. | Изготовление литника. | С помощью уже существующей формы литника, отливаем литник из такого же модельного состава. Диаметр- 20мм. Так же изготавливаются питатели с меньшим диаметром-10мм. С помощью термостойкой пленки делается трубка, один край которой должен быть завернут для того, чтоб восковой состав не вылился. Заливаем. Даем время затвердеть. | 
| Модельный состав, форма для литника, термостойкая пленка. | |||||
| 8. | Сборка модельного блока. | На деревянную подмодельную плиту с помощью пластилина крепим перпендикулярно литник. Затем к восковке припаиваем питатель, который таким же образом припаивается к основному литнику, причем срезы у питателей должны быть под 45°. | 
| Деревянная подмодельная плита, пластилин, литник, питатели, восковка, электрический паяльник. | |||||
| 9. | Изготовление литейной формы. | Наш модельный блок обрамляют перфорированной опокой – контейнер-формой, основание у плиты закрывается пластилином. Модельный блок предварительно должен быть обезжирен с помощью спирта. | 
| Модельный блок на деревянной подмодельной плите, контейнер-опока, пластилин, спирт | |||||
| 10. | Затворение формомассы | 1.Формомасса приготавливается из готового сухого порошка гипсо-кристобалитовой смеси с добавлением дистиллированной воды. Смесь изготавливается на 1000гр. Гиспо-кристобалита 400 мл. воды. Нам необходимо 7 кг сухого кристо-балита, значит нам понадобится 2литра 800мл. 2.Затем смесь необходимо перемешать. Для этого мы используем миксер. 3. Затем, готовую формомассу, осторожно, по стеночке заливаем в контейнер- опоку. После этого создаем вибрации, при помощи постукивания металлическим стержнем по краям модельной плиты. Это необходимо для того, чтобы из формомассы вышли воздушные пузыри. После этого заполненную опоку ставим на стеллаж до полной кристаллизации гипса. Не менее 2 часов. | 
| Модельный блок, перфорированная контейнер опока, гипсо-кристобалитовая смесь Satin Cast, дистиллированная вода, миксер, металлический стержень. | |||||
| 11. | Вытопка модельного состава и прокалка форм | 1. После того как форма высушена мы переходим, непосредственно к вытопке модельного состава. Для этого опоку помещаем в муфельную печь, предва-рительно разогретую до 1500С. При температуре 90-1000С большинство воска расплавляется и вытекает через литниковую чашу. Оставшиеся часть воска впиталась в стенки формы. 2. Последующий нагрев до 5000С превращает остав-шийся воск в сажу, при температуре в 7500С сажа соединяется с пузырьками воздуха, образую газообразное соединение СО2, благодаря чему полностью выходит из формы через боковые отверстия опоки. Больше нагревать форму нельзя, так как это может повлечь за собой нару-шение гипсовой связки. График прокалки формы зависит от конфигурации отливки и габаритов формы. и составляет для мелких отливок 6-8 часов. |
| Литейная форма, муфельная печь | |||||
| 12/ | Охлаждение формы и заливка расплавленного металла | Перед заливкой форма должна быть охлаждена до Т= 450-500°С Затем готовую литейную форму помещают в бак и заполняют на половину кварцевым песком. (чтобы форма не лопнула при заливке металла). Через литниковую чашу заливается расплавленный металл марки АЛ2, температура плавления 620-640°С.После заливки отверстие накрывают кусочком черного хлеба (для дополнительного давления). | Сплав АЛ2,бак с кварцевым песком, печь, ковш. | ||||||
| Выбивка отливок и механическая обработка. | 1.После охлаждения отливки форма разрушается. 2. Отливка отделяется от литника при помощи отбивки и отрезки, таким инструментом, как «болгарка». За тем ее очищают от остатков смеси при помощи жесткой щетки. 3. После этого поверхность обрабатывают надфилями и шлифовальными кругами разной зернистости и наносят патинирующую пасту ГОИ. | Болгарка, надфили, шлифовальный станок, шлифовальные круги, паста ГОИ | |||||||
Вывод: В результате проведения лабораторной работы были проведены основные операции: изготовление пресс-формы, изготовление восковой модели, изготовление восковых литников и питателей, сборка модельного блока, заливка форма-массы, заливка металла и механическая обработка. Литье по выплавляемым моделям в гипсокристобалитные формы позволяет получать изделия практически любой сложности из любых цветных сплавов, в том числе и благородных металлов. Отливки исполненные таким литьем отличаются гладкой поверхностью. Литье в кристобалитовные формы имеет хорошее заполнение формы, повышенную жидкотекучесть, хорошую газопроницаемость за счет прокаленной формы.
К недостаткам этого метода можно отнести сложность процесса и дороговизну материала, что не позволяет использовать этот метод литья в массовом производстве.
ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра: «ЛХОМ»
Комплексная лабораторная работа на тему:
«Изготовление художественных изделий в гипсо-кристобалитных формах»
Выполнил:
Студент гр. ОТХ-51
Ткачев Р.В.
Проверил:
Кутовой Н. Л.
Ростов-на-Дону
2012 г.