Особенности приготовления формовочной смеси при литье цветных металлов в землю

Литье в землю – это одна из самых древних технологий отливки металлов. Льют металл в специальную песчано-глиняную смесь. Этот метод является сравнительно простым и экономичным процессом, поэтому его используют во многих отраслях различной промышленности. Литьем получают изделия практически любой массы, габаритов и сложности и из любых металлов и сплавов, которые при современном развитии техники можно перевести в жидкое состояние.

Основным его недостатком является сравнительно низкое качество поверхности полученной отливки.

Технология литья в землю

Технология литья в землю разбивается на несколько этапов:

• 1.    Изготовление модели.

• 2.    Проектирование литниковой системы.

• 3.    Изготовление опоки.

• 4.    Подготовка формовочной смеси.

• 5.    Формовка в опоке.

• 6.    Отливка металла.

• 7.    Извлечение и обработка получаемой детали.

Более подробно рассмотрим пункт под названием «Подготовка формовочной смеси».

Формовочная смесь

Материалы, применяемые для изготовления литейных форм называются формовочными. Эти материалы по назначению делят на облицовочные и наполнительные смеси.

Облицовочные смеси

Они находятся в непосредственном контакте с моделью. Контактируют с жидким расплавом, к ним предъявляются особые требования по термостойкости, возможности противостоять перепадам температур, значительным поверхностным и объемным напряжениям. Облицовочные составы имеют мелкодисперсную структуру для более точной передачи деталей рельефа литья. От них также требуется достаточная пластичность, чтобы покрыть модель и точно повторить ее конфигурацию. Также важна и газопроницаемость.

Наполнительные смеси

Заполняют часть опоки между моделью и стенками. К ним предъявляются менее жесткие требования. Их главное назначение держать форму отливки, а так же обеспечить выход плавильных газов, выходящие сквозь массы смеси.

Для того, чтобы получить отливку без дефектов, формовочные смеси, из которых изготовляют форму, должны иметь ряд свойств. Все свойства смесей можно разделить на группы: гидравлические, механические, технологические и теплофизические.

Эта статья посвящена гидравлическим свойствам, так как на практике, величина влажности определяет значение большинства других свойств смеси и оказывает прямое влияние на качество получаемых отливок. Например, при малом содержании влаги, когда её меньше 5%, формовочная смесь не выдерживает механических нагрузок и разваливается под собственным весом при разделении двух половин опоки или вынимании литейной модели. Если же наоборот, влаги больше 6%, то при заливке сплава в такую влажную форму, металл закипает, что ведет к неизбежному браку. Появляется множество раковин и деталь получается слишком пористой.

Экспериментальным путем, при формовке довольно сложных деталей, габариты которых варьируются от 10см. до 70см., выявлено, что формовочные смесями, влажность которых не превышает 6%, после трамбовки достаточно плохо отделяются от литейных моделей, начинают осыпаться, разваливаться и не держат форму. Вследствие чего был найден оптимальный вариант соотношения влаги в смеси с последующей обработкой уже готовой формы.

Формовочная смесь должна содержать 7% влаги. При таком соотношении материал достаточно плотно трамбуется в опоке и хорошо выдерживает механические нагрузки, это позволяет точно скопировать нужную модель, а при ее вынимании из литейных форм утрамбованная смесь не разваливается. Чтобы предотвратить закипание металла следующим шагом необходимо подготовить формы, путем несложных манипуляций.

Первое что необходимо, это сделать сквозные отверстия по всей площади формы, диаметром не более 1мм. Это повысит газопроницаемость. А далее нужно обжечь эти формы со всех сторон для удаления лишней влаги. Для этого подойдет обычная пропановая горелка. Температура обжига варьируется от 700 до 900 градусов. При обжиге нельзя пережечь материал, иначе материал выгорит и получится не прочная керамическая конструкция, а рассыпчатая форма, которая в дальнейшем развалится. Обжигать нужно до легкого нагара на поверхности форм.

Заключение

Данный метод, описанный в статье, достаточно прост и эффективен. Он значительно повышает качество отливок и исключает брак изделий, что позволяет изготавливать достаточно сложные детали.