Skład masy formierskiej do odlewania brązu. Precyzyjne odlewanie traconego wosku w domu: technologia, zalety i wady

DO Kategoria:

tworzenie form

Materiały i mieszanki do formowania

Materiały formujące. Materiały formierskie stosowane do produkcji form i rdzeni dzielą się na następujące grupy: piaski, spoiwa, nieprzywierające, wysokoogniotrwałe, specjalne i pomocnicze.

Ceski (kwarc, glina) powstały w wyniku niszczenia skał (granit, bazolit itp.); składają się z ziaren kwarcu mineralnego (Si02) o wielkości 0,06-1,6 mm z domieszką gliny i innych minerałów (tlenki żelaza, skalenie). Kwarc ma wysoką twardość i wysoką ogniotrwałość (temperatura topnienia 1713 °C).

Piaski kwarcowe zawierają do 2% gliny i niewielką ilość zanieczyszczeń, piaski gliniaste zawierają do 50% gliny. Ze względu na zawartość gliny piaski gliniaste dzielą się na ubogie (2-10%), pogrubione (10-20%), tłuste (20-30%) i bardzo tłuste (30-50% gliniaste).

Spoiwa: glina formierska, szkło wodne, wywar siarczynowy, różne spoiwa, krzemian etylu, sproszkowany bakelit itp.

Formierka ma wysoką ognioodporność (temperatura topnienia 1750-1787 ° C) i składa się z bardzo małych (0,001 mm) cząstek mineralnych, które w kontakcie z wodą tworzą lepkie roztwory.

Płynne szkło, wywar siarczynowy, spoiwa są wprowadzane do mieszanek, nieprzywierających farb i innych związków, aby nadać im wytrzymałość.

Materiały nieprzywierające (grafit, sproszkowany kwarc, talk, węgiel itp.), a także przygotowane z nich farby odlewnicze, na powierzchnię form i rdzeni nakłada się pasty wcierające w celu zapobieżenia przypalaniu się materiałów formierskich do powierzchni odlewy. Grafit i sproszkowany kwarc są używane jako proszek oraz do przygotowania farb i zacierania. Do składu mas formierskich dodaje się węgiel.

Materiały wysokoogniotrwałe (szamot, ruda chromu, cyrkon, magnezyt, azbest itp.) są wykorzystywane do produkcji form odlewniczych i rdzeni do bardzo dużych i masywnych odlewów ze stali stopowych (nierdzewnych, żaroodpornych itp.), takich jak jak również formy wielokrotnego użytku.

Materiały specjalne - śrut żeliwny, soda kaustyczna, formalina, trociny, torf itp. Śrut żeliwny stosowany jest w produkcji odlewów specjalną metodą odlewania jako wypełniacz. Trociny, torf itp. wprowadza się do mieszanek w celu zwiększenia przepuszczalności gazów i podatności wysuszonych form i prętów.

Materiały pomocnicze - proszki modelowe, płyny separujące, klej itp. Proszki modelarskie i płyny separujące wykorzystywane są do produkcji form i rdzeni, dzięki czemu podczas wyjmowania modelu z formy jak i rdzenia z rdzennicy nie ulegają uszkodzeniu ich powierzchnia. Klej służy do montażu prętów i form do sklejania połówek.

Główne właściwości materiałów formierskich: przewodność cieplna, pojemność cieplna, przepuszczalność gazów, wytrzymałość, płynność itp.

mieszanki formierskie. W odlewniach stosuje się obecnie szeroką gamę mas formierskich. Dobór składu mieszanek determinowany jest charakterem (masa, wymiary, kształt, rodzaj stopu) produkowanych odlewów, a także rodzajem zastosowanych form (surowe, suche, powierzchniowo wysuszone, chemoutwardzalne).

W zależności od przeznaczenia mieszanki dzielą się na licowe, wypełniające i pojedyncze.

Mieszanka licowa jest najwyższej jakości i służy do pokrycia powierzchni roboczej formy w bezpośrednim kontakcie z roztopionym metalem. Grubość warstwy mieszanki licowej zależy od rodzaju i charakteru odlewu (15-50 mm).

Mieszanka wypełniająca wylewana jest na okładzinę, ma mniejszą wytrzymałość i przepuszczalność gazów oraz jest tańsza. Mieszankę wypełniającą przygotowuje się przez przeróbkę zużytej masy formierskiej z dodatkiem (3-5%) materiałów świeżych (piasek i glina).

Pojedyncza mieszanka stanowi całą objętość formy i jest stosowana w formowaniu maszynowym, na automatach w warunkach masowej produkcji odlewów drobno- i cienkościennych. Różni się od mieszanki wypełniaczy dużą zawartością świeżych materiałów oraz lepszymi właściwościami fizycznymi i mechanicznymi.

Mieszanki rdzeni. Skład i właściwości mieszanek rdzeniowych determinowane są głównie klasą produkowanych rdzeni.

Rdzenie odpowiedzialne pierwszej klasy wykonane są z mieszanek rdzeniowych składających się w całości z piasku kwarcowego z dodatkiem spoiw. Pręty duże produkowane są z tańszych mieszanek rdzeniowych, bardzo często zawierają mieszankę zużytą (20-35%), a spoiwem jest glina formierska, wywar siarczynowy i trociny jako dodatek organiczny.

Mieszanki rdzeniowe powinny mieć takie same właściwości jak mieszanki formierskie. Biorąc jednak pod uwagę, że większość prętów (poza znakami) jest narażona na działanie wysokiej temperatury i ciśnienia metalu wlewanego do formy, są one wykonane z większą wytrzymałością, przepuszczalnością gazów, ciągliwością i ognioodpornością.

W skład mieszanek rdzeniowych wchodzą najczęściej czysty piasek kwarcowy od 70 do 100%; glina ogniotrwała lub bentonit oraz różnego rodzaju spoiwa. Takie mieszanki mają wysoką przepuszczalność gazów do 120, wytrzymałość do 0,55 w stanie surowym i do 12 kg/cm2 w stanie suchym. W ostatnich latach do produkcji prętów szeroko stosuje się płynne mieszanki samoutwardzalne o dobrych właściwościach technologicznych.

Regeneracja zużytych mieszanek. Regeneracji poddawane są mieszanki odpadowe gromadzące się na wydziale trymowania i czyszczenia (z wybijania rdzeni, z maszyn czyszczących), wycieki zebrane z podłogi wydziałów formierskich i rdzeniowych, komór suszarniczych itp. Taka mieszanka zawiera dużo kurzu , popiół ze spalonych trocin i węgla, kawałki prętów i form, różne wtrącenia metaliczne i niemetaliczne, a także do 60-80% ziaren piasku nadających się do dalszego wykorzystania. W celu wydobycia z tej mieszanki ziaren piasku poddaje się go obróbce: ugniatania grud, separacji magnetycznej, przesiewania i odpylania.

Uzyskanie odlewów wysokiej jakości w dużej mierze zależy od jakości materiałów formierskich oraz mieszanek, z których wykonywane są formy i rdzenie.

Materiały formierskie dzielimy na główne - piaski, gliny i pomocnicze, do których należą spoiwa stosowane do przygotowania mieszanek rdzeniowych, materiały nieprzywierające (węgiel, grafit, farby, ruda chromu, cyrkon itp.) jako klej, szpachlówki, proszki itp.

piaski odlewnicze

Masy formierskie dostarczane są w stanie naturalnym i wzbogaconym. Według GOST 2138-74 piaski, w zależności od zawartości składnika ilastego (tzw. ziaren o średnicy poniżej 0,022 mm), krzemionki i szkodliwych zanieczyszczeń, dzielą się na klasy, a w zależności od wielkości ziarna frakcji głównej - na grupy.

Aby określić grupę piasku, należy go przesiać przez standardowy zestaw sit i dowiedzieć się, na których trzech sąsiednich sitach pozostała największa ilość pozostałości (w jednostkach masy), zwana frakcją główną. Wiedząc, na których sitach znajduje się główna frakcja piasku, można to przypisać grupie, którą określa średnia liczba sit.

gliny formierskie

Gliny stosowane w odlewniach jako spoiwa mineralne w masach formierskich i rdzeniowych są klasyfikowane według ich składu mineralogicznego, wytrzymałości na rozciąganie w stanie mokrym i suchym, zawartości szkodliwych zanieczyszczeń i niektórych innych właściwości.

Ze względu na skład mineralogiczny gliny formierskie dzieli się na typy, ze względu na wytrzymałość na ściskanie w stanie mokrym – na grupy, w stanie suchym – na podgrupy. W zależności od zawartości szkodliwych zanieczyszczeń glinki dzielą się na grupy.

Główna różnica między glinkami formierskimi polega na tym, że mają różne sieci krystaliczne, a zatem na powierzchni mogą tworzyć się filmy wodne o różnej grubości. Najmniejsza ilość wody może być zatrzymana na powierzchni ziaren kaolinitu, a największa na powierzchni ziaren montmorylonitu. Z tego wynika, że ​​glinki montmorylonitowe (bentonitowe) powinny być stosowane do formowania na mokro. Zastosowanie tych glinek pozwala na 2-3-krotne zmniejszenie zawartości dodatku gliny w mieszankach, zwiększenie ich przepuszczalności dla gazów, w niektórych przypadkach zastąpienie formowania na sucho formowaniem na mokro, poprawę powierzchni odlewów itp. Dowolny rodzaj gliny może być stosowany do formowania na sucho.

Podczas przygotowywania mas formierskich i rdzeniowych wszystkie składniki, z wyjątkiem wody i płynnych spoiw, ładowane są do mieszadeł w postaci zmielonej lub sypkiej. Ponieważ proces otrzymywania mączki ilastej wiąże się z dużą emisją pyłu, do produkcji surowych odlewów żeliwnych stosuje się zamiast nich zawiesiny gliniaste lub glinowo-węglowe.

3. Materiały wiążące

Mieszanki rdzeniowe, w których spoiwem jest glina formierska, z reguły nie zapewniają takich właściwości rdzeni jak wytrzymałość, przepuszczalność gazów, wybijanie. W rezultacie glina musi zostać zastąpiona materiałami, które mają wysoką zdolność wiązania i nadają wędziskom znaczną wytrzymałość przy zachowaniu dobrej przepuszczalności i przepuszczalności gazów.

Spoiwa dzielą się na organiczne i nieorganiczne oraz na trzy klasy:
A - woda organiczna niewodna, B - woda organiczna i C - woda nieorganiczna.

Klasa A łączy spoiwa, które mają zdolność wiązania i nie wymagają dodawania wody. Nie rozpuszczają się w wodzie, nie mieszają się z nią i nie są przez nią zwilżane (oleje, oleje schnące, smoły, asfalty, kalafonia). Klasa B obejmuje spoiwa, które rozpuszczają się w wodzie, po czym nabywają zdolność wiązania piasku (dekstryny, wywar siarczynowo-alkoholowy i zacier). Klasa C obejmuje wszystkie spoiwa nieorganiczne (plastelina, cement, płynne szkło), które podobnie jak spoiwa klasy B działają dopiero po dodaniu do nich wody.

Dla ułatwienia użytkowania segregatory z każdej klasy są podzielone na trzy grupy. Każda z trzech grup zawiera spoiwa o w przybliżeniu takich samych właściwościach fizycznych, mechanicznych i technologicznych. Główną oznaką przyporządkowania lepiszcza do jednej lub drugiej grupy jest wytrzymałość (wytrzymałość na rozciąganie w kgf/cm2 badanej próbki w stanie suchym) na 1% lepiszcza wprowadzonego do mieszaniny.

Spoiwa oceniane są według próbki technologicznej w warunkach laboratoryjnych. Z otrzymanej mieszaniny ze spoiwem wykonuje się próbki do badania wytrzymałości na ściskanie na mokro i na rozciąganie na sucho, a także przepuszczalności gazów. Suszenie próbek odbywa się zgodnie ze specyfikacją tego spoiwa.

W większości przypadków spoiwa są produktami ubocznymi uzyskiwanymi z przeróbki oleju, łupków bitumicznych, drewna, oleju bawełnianego itp.

4. Nieprzywierające i inne materiały pomocnicze

W wyniku chemicznego i mechanicznego oddziaływania formy lub pręta z ciekłym stopem, na odlewach powstają przypalenia, niedostateczna ogniotrwałość i zwiększona porowatość mieszanek oraz wysokie temperatury odlewania. Aby z tym walczyć, stosuje się specjalne materiały nieprzywierające.

Węgiel. Podczas formowania na bazie surowej dodatki do węgla są wprowadzane do mieszanki w stanie pokruszonym o następującym składzie, w%: substancje lotne - nie mniej niż 30, siarka - nie więcej niż 2 i popiół - nie więcej niż 11, wilgoć - nie więcej niż 12. Węgiel można zastąpić estońskim łupkiem w postaci proszku.

Podczas nagrzewania formy ciekłym stopem, cząstki pyłu węglowego lub łupkowego wydzielają substancje lotne i spalają się z utworzeniem tlenku węgla, natomiast pomiędzy stopem a formą tworzy się warstwa gazowa, która eliminuje możliwość zwilżenia ziaren piasku stop i powstawanie spalania.

Sproszkowany kwarc. Istnieją dwa rodzaje tego materiału: naturalny i sztuczny. Największe zastosowanie ma sztuczny sproszkowany kwarc, który uzyskuje się poprzez mielenie piasku kwarcowego.

Kwarc sproszkowany stosowany jest w produkcji odlewów staliwnych jako dodatek do mieszanek licowych. Zmniejsza to porowatość warstwy roboczej formy lub rdzenia, co skutkuje zmniejszeniem sklejania mechanicznego.

Po wprowadzeniu do kompozycji farby do powlekania formy i rdzenia sproszkowanego kwarcu na powierzchniach tworzy się warstwa wysoce ogniotrwała, która chroni je przed wpływem wysokiej temperatury wlewanego stopu.

Cyrkon. Podczas wzbogacania rud tytanowo-cyrkonowych otrzymuje się materiał zwany cyrkonem. Przemysł produkuje koncentrat cyrkonu do przygotowania mas formierskich i rdzeniowych licowych oraz proszek cyrkonowy do farb.

Cyrkon jest materiałem wysoce ogniotrwałym (jego temperatura topnienia wynosi 2190°C), nie wchodzi w chemiczną kombinację z żelazem i pierwiastkami stopowymi i jest dobrym materiałem nieprzywierającym.

Żelazo chromowane. Produkt mielenia rudy chromitowej - chromowej rudy żelaza charakteryzuje się wysoką ogniotrwałością.Jego temperatura topnienia wynosi około 1850 °C.Brak powinowactwa do tlenków żelaza oraz stałość objętości po podgrzaniu zapewniają wysokiej jakości odlewy.

Stosować licówki i mieszanki rdzeniowe o następującym składzie, w : ruda chromowo-żelazowa (przesiewana przez sito o komórkach 1,5 × 1,5 mm) -100 i powyżej 100 bard z alkoholem siarczynowym - 2-3.

Właściwości fizyczne i mechaniczne mieszanki: wytrzymałość na ściskanie w stanie surowym - 0,5-0,7 kgf/mm2; wilgotność - 5-6%.

Grubość warstwy licowej powinna wynosić 10-30 mm, a podwarstwy mieszanki piaskowo-gliniastej 40-60 mm. Reszta kolby jest wypełniona zwykłą mieszanką wypełniacza, a pręty - mieszanką trocin rdzeniowych.

Grafit. Grafit, szeroko stosowany w odlewniach żelaza, jest materiałem wysoce ogniotrwałym. Występują grafit krystaliczny – w postaci srebrzystych płatków oraz kryptokrystaliczny (bezpostaciowy) – w postaci czarnego proszku.

Spraye i farby. W przypadku formowania na mokrej powierzchni formy pokrywane są różnymi proszkami (grafit srebrzysty, łupek, cement itp.). W celu polepszenia wytrzymałości powierzchniowej formy wraz z odpylaniem stosuje się natryskiwanie powierzchni wywarem siarczynowo-alkoholowym (gęstość 1,1) lub melasą (gęstość 1,28).

Do zaschnięcia form i prętów używa się farb i wcierania. Należą do nich materiały nieprzywierające (grafit amorficzny, sproszkowany kwarc, talk, mielony koks itp.) oraz spoiwa (glina bentonitowa, bard siarczynowy, melasa itp.) Wprowadzana jest do nich formalina w celu zabezpieczenia farb przed fermentacją.

Pasty wcierające, szpachlówki i kleje. Pasty ścierne stosuje się w przypadkach, gdy wnęki utworzone przez pręty nie są następnie poddawane obróbce mechanicznej i wymagają dużej dokładności wymiarowej i czystości powierzchni. W przypadku szczególnie krytycznych prętów do odlewów żeliwnych stosuje się pasty o następującym składzie: srebro grafitowe - 1 część; grafit amorficzny - 1 część; bard z alkoholem siarczynowym - do uzyskania jednorodnej pasty w postaci gęstej śmietany.

Kleje do prętów służą do klejenia i naprawy prętów. Klej siarczynowy składa się z 5 części wywaru siarczynowo-alkoholowego, 5 części plasteliny i 2 części wody. Klej nakłada się równomierną warstwą na powierzchnie połówek sklejanych prętów.

Podczas parowania dużych i średnich prętów szwy są uszczelniane specjalnymi szpachlówkami, które zawierają w%:
piasek kwarcowy drobny - 60, grafit czarny - 25 i glina formierska - 15.

5. Podstawowe właściwości materiałów i mieszanek formierskich

Materiały formierskie i mieszanki, z których wykonywane są formy i rdzenie odlewnicze muszą posiadać określone właściwości, które zapewniają produkcję wysokiej jakości form, rdzeni i odlewów.

Wilgotność wpływa na wszystkie właściwości piasków, a przede wszystkim na przepuszczalność gazów, wytrzymałość i płynność. Zmniejszona wilgotność zwiększa kruszenie mieszanki i utrudnia formowanie, a zwiększona wilgotność zmniejsza wytrzymałość na mokro, zwiększa przyczepność mieszanki do modelu i zmniejsza przepuszczalność gazów, co skutkuje ryzykiem powstania wrzenia odlewniczego.

Przepuszczalność gazu jest bardzo ważną właściwością materiałów formierskich i mieszanek. Niska przepuszczalność gazów mieszanin może być przyczyną powstawania kieszeni gazowych w odlewach. Przepuszczalność gazu zależy od kształtu ziaren, jednorodności składników ziarnowych mieszanki, zawartości w niej substancji ilastych i wielu innych przyczyn. Aby zwiększyć przepuszczalność gazu drobnego piasku, należy go wymieszać z 50-60% piasku gruboziarnistego.

Wytrzymałość. Niewystarczająca wytrzymałość mas formierskich prowadzi do deformacji form i rdzeni, zniekształcenia odlewów, powoduje powstawanie szczelin i zapadnięć. Wytrzymałość zależy od zawartości wilgoci w mieszance, ilości składnika ilastego, wielkości ziarna piasku i stopnia zagęszczenia. Jest regulowany dawką glinki.

Wytrzymałość mas na sucho wzrasta wraz ze wzrostem zawartości gliny i wilgoci. Większą wytrzymałość można osiągnąć stosując specjalne materiały wiążące.

Wytrzymałość mieszanek rdzeniowych zależy od rodzaju i ilości użytego spoiwa i musi mieścić się w określonych granicach.

Twardość charakteryzuje stopień i równomierność zagęszczenia mas formierskich. Nadmierna zagęszczenie, a także niedostateczne zagęszczenie mieszanki, powoduje wady odlewnicze: szczeliny, wrzenie, opadanie gazu i ziemi, przypalenia itp.

Oznaczanie tych i innych właściwości materiałów formierskich i mieszanin odbywa się w laboratoriach warsztatowych.

6. Piaski

W odlewni najszerzej stosowane są mieszanki piaskowo-gliniaste, które są klasyfikowane ze względu na sposób formowania oraz rodzaj wlewanego do form stopu.

Mieszanki dzielą się na jednorodne licowanie i wypełnienie. Pojedyncza mieszanka nazywana jest mieszanką używaną do wypełnienia całej formy (głównie w formowaniu maszynowym). Mieszaniny okładzinowe rozpoznają tylko tę część formy, która styka się z ciekłym stopem. Mieszankę wypełniacza nakłada się na warstwę licową, a resztę formy wypełnia nią.

W zależności od stanu formy przed wylaniem rozróżnia się mieszanki do formowania na mokro i na sucho. W zależności od rodzaju wlewanego do form stopu rozróżnia się masy formierskie do odlewów żeliwnych, stalowych i nieżelaznych.

Skład mieszanki do odlewania żeliwa zależny jest od masy odlewu, grubości ścianki oraz technologii wykonania formy.

W przypadku odlewów staliwnych piaski formierskie muszą mieć wyższą ognioodporność i przepuszczalność gazów niż piaski do odlewów żeliwnych.

W przypadku form odlewniczych z metali nieżelaznych można stosować mieszanki o znacznie niższej ogniotrwałości niż w przypadku mieszanek odlewniczych z żeliwa i stali.

W celu poprawy czystości powierzchni odlewów ze stopów miedzi do masy formierskiej wprowadza się piaski gliniaste klasy P. Można go zastąpić kwasem borowym lub kwasem siarkowym.

7. Szybko utwardzające się, utwardzane chemicznie i samoutwardzalne mieszanki tworzyw sztucznych i płynów

Wraz ze zwykłymi piaskami piaszczysto-gliniastymi rozpowszechniły się piaski formierskie o specjalnych właściwościach opracowane w naszym kraju.

Mieszanki szybkowiążące.

Spoiwem w nich jest również płynne szkło. Jednak proces utwardzania odbywa się nie przez płukanie dwutlenkiem węgla, ale pod działaniem dodatkowej mieszaniny utwardzacza - żużla poprodukcyjnego żelazochromu. Żywotność mieszanki plastycznej wynosi zwykle 20-25 minut, więc jest przygotowywana w dwóch etapach: główna mieszanina ciecz-szkło jest wytwarzana w dziale przygotowania mieszanki, a wprowadzenie do niej żużla przesianego przez sito 0,5 mm ogniwa, odbywa się bezpośrednio w sekcji formowania z mieszaniem w mieszarce śrubowej.

Mieszankę licową nakłada się na model warstwą 50 mm lub większą, w zależności od wymiarów i grubości ścianki odlewu. Pozostała część kolby jest wypełniona mieszanką z recyklingu. Czas ekspozycji dla dużych form wynosi co najmniej 1 h. Po zdjęciu modelu formę maluje się samoschnącą farbą ogniotrwałą lub zwykłą farbą na bazie wody. W tym drugim przypadku stosuje się suszenie powierzchni.

Ciekłe mieszaniny samoutwardzalne (ZhSS) różnią się od plastikowych tym, że do ich składu wprowadzane są surfaktanty (surfaktanty), które podczas mieszania mieszaniny tworzą pianę na granicach ziaren. Pęcherzyki tej pianki zmniejszają siły tarcia pomiędzy ziarnami piasku, co sprawia, że ​​mieszanina jest płynna (płynność). Jako środek powierzchniowo czynny najczęściej stosuje się sowiecki rafinowany detergent (DS-RAS).

ZhSS stosuje się do produkcji dużych odlewów i rdzeni i w przeciwieństwie do wszystkich mieszanek są one „wlewane” do kolb i rdzennic. Czas wypływu mieszaniny wynosi zwykle 9-10 minut, podczas których należy ją zużyć. Instalację do przygotowania JSS umieszcza się bezpośrednio na kształtownikach lub rdzeniach. Wydajność zakładu - do 30 t/h.

8. Mieszanki rdzeniowe

9. Technologia przygotowania mas formierskich rdzeniowych

Proces technologiczny przygotowania mas formierskich i rdzeniowych składa się z trzech etapów: przygotowanie materiału świeżego, przygotowanie mas zużytych oraz produkcja mas.

Przygotowanie świeżych materiałów polega na ich suszeniu, kruszeniu i przesiewaniu.

Suszenie piasku i gliny odbywa się w suszarkach bębnowych o wydajności od 3,2 do 29,2 t/h dla piasku i 0,9-8 t/h dla gliny, a także w instalacjach do suszenia i chłodzenia piasku w złożu fluidalnym o wydajności 3-10 t/h

Do kruszenia i mielenia grud piasku i suchej gliny stosuje się węgiel, bryły mieszanki odpadowej, suche wadliwe pręty, rynny mielące, kruszarki walcowe, młyny kulowe do mielenia węgla na mokro.

Przesiewanie materiałów formierskich przed użyciem odbywa się w pogłębiarkach mobilnych, a także na sitach wibracyjnych i wielokątnych o wydajności od 5 do 125 t/h oraz przez sita płaskie o wydajności 50 t/h.

Przygotowanie zużytej mieszaniny polega na jej magnetycznej separacji w celu ekstrakcji wtrąceń metali. Mieszaniny stosowane w piaskowaniu poddawane są podwójnej separacji.

Przygotowanie mieszanin. Proces technologiczny przygotowania mas formierskich polega na dozowaniu suchych składników i załadowaniu ich do rynien w następującej kolejności: piasek recyklingowy + piasek + glina w proszku lub w postaci emulsji - węgiel (dla odlewów żeliwnych formowanych na mokro) lub trociny (do formowania na sucho); po wstępnym wymieszaniu dodaje się składniki płynne.

Do mieszania składników stosuje się podajniki wsadowe z pionowo obracającymi się rolkami lub odśrodkowe walce z poziomymi obracającymi się rolkami.

W odlewniach o produkcji seryjnej i masowej powstają centralne wydziały mieszania, wyposażone w wysokowydajny nowoczesny sprzęt oraz rozbudowany system transportowy. W niektórych z nich zarządzanie wszystkimi operacjami przygotowania mieszanek jest kompleksowo zmechanizowane i zautomatyzowane.

10. Regeneracja zużytych mas formierskich i rdzeniowych

Powszechne wprowadzanie do odlewni specjalnych mieszanek sporządzanych ze świeżych piasków kwarcowych, a także coroczny wzrost produkcji odlewów prowadzi do systematycznego wzrostu zużycia piasków kwarcowych, których zasoby naturalne nie są nieograniczone. W celu zmniejszenia zużycia należy je częściowo zastąpić piaskami regenerowanymi (odtworzonymi) z obecnie składowanych mieszanek odpadów.

Ryż. 1. Instalacja do regeneracji mieszanin odpadowych.

Pięcioletnie doświadczenie instalacji pokazało, że uzyskany regenerat jest pełnoprawnym zamiennikiem świeżego piasku kwarcowego i może być wykorzystany do przygotowania mas formierskich i rdzeniowych.

Rozważ trzy najbardziej znane z nich:

1. Odlewanie według wzorów w glinianych formach.
2. Odlewanie inwestycyjne.
3. Odlewanie na spalonych modelach.

Narzędzia do formowania i osprzęt do odlewania w formach

Narzędzia formujące (narzędzia służące do nabijania formy i wyjmowania z niej modelu lub szablonu): szpatułka, sito, ubijak, linijka, specjalna prostownica, igła wentylacyjna, młotek, kielnia, szpatułka, pędzle.

Narzędzia do wykańczania form: kielnie, lancety wykańczające i nacinające.

Oprzyrządowanie do odlewania form

Kolba - rama (pudełko bez dna) z ziemią formierską do nalewania metalu; drewniane lub metalowe.

Ryż. 2. Narzędzie do formowania: 1 - igła wentylacyjna; 2 - ubijak do formowania; 3 - prawy pasek

Ryż. 3. Lancet

Płyta podmodelowa - drewniana lub metalowa płyta o gładkiej powierzchni.

Forma gumowa - urządzenie wykonane z gumy, dwóch polerowanych stalowych płyt i wulkanizatora (w prywatnym warsztacie nadaje się samochód, 12 V przez transformator).

Strzykawka - domowej roboty strzykawka do napełniania pod ciśnieniem kompozycji modelowej do formy.

Wirówka ręczna - urządzenie do odlewania odśrodkowego w indywidualnym warsztacie; za pomocą takiego urządzenia ciekły metal wypełnia formę pod ciśnieniem.

Materiały formierskie Ziemia formierska - wilgotna mieszanka gliny (do 25% zawartości) i piasku.

• Grafit.
• Gips.
• Pumeks.
• Kwarc.
• Glukoza (jako moderator).
• Zasady (jako separator).
• Wapień (łupek).
• Kaolin.

Materiały do ​​wykonania modeli

1. Plastelina, gips, plastik, drewno. 2. Wosk, parafina, stearyna; żelatyna techniczna, klej do drewna. 3. Polistyren (polistyren) - tworzywo komórkowe.

Odlewanie modeli w formach ziemnych

To najprostszy sposób na uzyskanie odlewów. Krótko mówiąc, technologia jest następująca: zgodnie z żądanym szablonem (modelem) z ziemi formierskiej wykonuje się formę do odlewania stopionego metalu. Forma wykonana według takiego czy innego wzoru jest jednorazowa: po usunięciu odlewu ulega zniszczeniu, ponieważ jest utworzona z mieszanki piasku i gliny (zawartość mieszanki gliny 25%, piasek 75%). Ale sama mieszanina do uzyskania formy może być używana wielokrotnie, aktualizując tylko wewnętrzną warstwę licową. Szablon może być wykonany z dowolnego materiału - plasteliny, gipsu (najbardziej dopuszczalne i wygodne materiały), drewna, plastiku, metalu. Sama część może służyć jako model; jeśli trzeba to zrobić (przywrócić pierwotny wygląd), wówczas brakujące części są budowane na odrestaurowanej lub odrestaurowanej części za pomocą plasteliny zgodnie z początkową próbką.

Jeśli z jakiegoś powodu nie jest możliwe wykorzystanie jako modelu plastelinowej kopii oryginału, jest wyjście: można wykonać odlew gipsowy z oryginału (choć jest to metoda bardziej czasochłonna i kłopotliwa).

Proces uzyskania gipsowego modelu produktu wygląda następująco: oryginał układa się stroną zadrukowaną do góry na płaskiej płycie w oprawie z drewna lub innego materiału, przy czym boki ramy muszą być wyższe niż kopiowany produkt i posmarowane mydliny od środka.

Gips rozpuszcza się w dużej ilości wody do stanu płynnej kremowej masy. W szybkim tempie oryginał jest starannie pokrywany warstwą płynnego gipsu, nakładany szerokim pędzlem, a następnie ramę wypełnia się zaprawą gipsową po brzegi. Możesz przyspieszyć lub spowolnić wiązanie gipsu: w pierwszym przypadku należy dodać 4% roztwór chlorku sodu, w drugim - 1% roztwór kwasu octowego. Następnie forma gipsowa (odlew) jest suszona w temperaturze nie przekraczającej 50”C, obrabiana w przeciw-reliefie, w miarę potrzeb zwiększana jest rzeźba, występy wygładzane, muszle uszczelniane. Przed bezpośrednią produkcją modelu odlew pokryty jest 3% roztworem ługu, a jeszcze prościej - dobrze ubitą pianką mydlaną, która utworzy warstwę oddzielającą i wyleje płynny tynk. W ten sposób szablon jest gotowy i można przystąpić do jego formowania .

Proces formowania szablonu i uzyskania gotowego odlewu

Piersiówkę umieszcza się na imitacji tablicy, na której umieszczony jest również szablon lub oryginał. Deskę posypujemy grafitem, aby nie sklejała się mieszanka licowa, którą przesypujemy przez sito, aby całkowicie pokryć model. Kolbę szczelnie wypełnia się po brzegi, układa ziemię warstwami i zagęszcza ubijakiem, a nadmiar ziemi wygładza się specjalnym prętem lub nawet deską, biegnąc wzdłuż krawędzi kolby i obracając ją; na górze umieszczona jest druga kolba, w której formowane są stożki - modele wlewki i wlewki. Następnie, po wyjęciu górnej puszki, pręty są usuwane, a szablon jest usuwany z dolnej puszki, po czym wąskie kanały łączące są wycinane z wnęki szablonu do otworów pozostawionych po wlewach i modelach poprzedzających. Kolby łączy się w tym samym położeniu i płynny metal przelewa się przez wlew, który wpływa do wnęki formy, a powietrze z formy jest wypierane przez inny kanał skierowany w górę, forma jest równomiernie i całkowicie wypełniona metalem. Rzut na cel został odebrany.

Ryż. 4. Technologia uzyskania odlewu w najprostszy sposób: 1 - model; 2 - płyta podmodelowa; 3 - kolba; 4 - wytłaczanie; 5 wlewek

Technologia odlewania inwestycyjnego

Proces odlewania metodą traconego wosku opiera się na wykorzystaniu materiałów topliwych: model odlewu i jego system bramkowania wykonane są z wosku, parafiny lub stearyny. Każdy z tych topliwych materiałów wlewa się na gorąco do formy, a po utwardzeniu otrzymuje się model woskowy, który powleka się specjalną masą. Po wysuszeniu na modelu powstaje skorupa ogniotrwała - forma ceramiczna, z której wytapia się kompozycję modelową i uzyskuje się cienkościenną formę odlewniczą, którą po wypaleniu zalewa się roztopionym metalem.

Aby uzyskać kilka identycznych modeli woskowych, stosuje się elastyczną formę, do której produkcji używa się kleju do drewna lub technicznej żelatyny. Drugi materiał jest bardziej preferowany zarówno pod względem jakości, jak i czasu przygotowania. Jeśli żelatyna pęcznieje w ciągu pół godziny (150 g żelatyny na 15 mg wody przy regularnym mieszaniu), klej do drewna moczy się w wodzie na jeden dzień. Żelatyna pęcznieje po dodaniu wody, ale po podgrzaniu odzyskuje swoją dawną objętość. Masę żelatynową gotuje się do uzyskania jednorodności, przypominającej wyglądem gęstą śmietanę, dodaje się 708 ml gorącej wody z plastyfikatorem (3-4 g gliceryny) i dokładnie miesza. W celu ochrony powstałej masy przed pleśnią podczas przechowywania wlewa się do niej pół grama środka antyseptycznego - formaliny lub fenolu. Następnie masę chłodzi się do 50ºС i wlewa się do niej próbkę. Aby elastyczna forma nie odkształcała się po zestaleniu, jest dodatkowo wzmocniona tynkiem od tyłu. Podczas formowania gipsowego modelu w postaci kleju odtłuszcza się go przez przetarcie talkiem i dwukrotnie garbuje 20% roztworem ałunu aluminiowego.

W celu odtworzenia modeli woskowych do odlewania identycznych części, na przykład ozdób odlewanych do ogrodzenia dworskiego, wykonuje się gumową formę.

Formy dzielą się na podzielone i podzielone. Odłączane są wyposażone w kulki łożyskowe, które służą jako blokady-uchwyty części formy i są umieszczane na dnie formy gumowej tak, aby nie przeszkadzały w wyciąganiu modelu woskowego.

W formie dzielonej nie ma potrzeby stosowania kulek łożyskowych. Arkusze surowej gumy są przycinane do rozmiarów metalowych płyt dociskowych, myte benzyną i składane w stosy, które układane są warstwowo w zależności od wielkości modelu. Sama forma składa się z dwóch połówek, pomiędzy którymi umieszczony jest metalowy model, wokół którego guma nacierana jest talkiem. Następnie pakiet umieszcza się na talkowanej płycie zaciskowej, przykrytej drugą płytą i zaciska w zacisku wulkanizatora na 40-50 minut w temperaturze 140-150ºС. Po wulkanizacji uwolniony pakiet wraz z płytami jest chłodzony pod wodą. Jeśli na próbce nie było wlewu, wycina się go bezpośrednio w formie.

Ryż. 5. Wykonanie formy gumowej: 1 - wulkanizator; 2 - stalowe płyty; 3 - surowa guma; 4-lock (kulki stalowe); 5 - próbka

Gumowa forma jest bardzo wygodna przy wykonywaniu dużej liczby identycznych części - ogniw łańcuszka, bransoletek, elementów odpinanych ozdób i innych przedmiotów dekoracyjnych, ponieważ do ich odlewania potrzeba wielu modeli woskowych.

Istnieją kompozycje topliwe i ogniotrwałe do tworzenia modeli. Te pierwsze są bardziej giętkie, są wytwarzane na bazie parafiny i stearyny (patrz Tabela 1).

Tabela 1. Kompozycje do tworzenia modeli

numer recepty	Składniki, minimalny %
	Parafina	Stearyna	Wosk	przetopiony
1	50	50	-	-
2	25	25	50	-
3	12	8	-	80
4	17	17	-	66

Kompozycję modelową wciska się do formy pod naciskiem strzykawki prasującej, którą odlewnik z łatwością może wykonać samodzielnie. Wymaga to kawałka rury, 2 kształtek, tłoka, aluminiowej rurki.

Tak to się robi. Z jednej strony rura jest spawana lub lutowana. Wzdłuż otworu rury wycinany jest tłok z aluminium, który musi być wyposażony w uchwyt (pręt jest równy długości rury). W zatopionej części rury wywiercony jest otwór, do którego wlutowana jest złączka na wąż gumowy, której drugi koniec zaopatrzony jest w złączkę złączkową odpowiadającą średnicy wlewu formy.

Wypełnioną kompozycją modelową strzykawkę zanurza się we wrzącej wodzie aż do przygotowania stopionego materiału, który dokładnie miesza się i schładza do stanu pasty w temperaturze 55-60ºС i wciska do formy talkowej.

Ryż. 6 Wirówka ręczna

Również pod ciśnieniem do formy podawany jest stopiony metal.

Ponadto kółko może samodzielnie wykonać jeszcze jedno urządzenie niezbędne do pracy - wirówkę ręczną.

Pręt stalowy o średnicy 7 mm należy wsunąć w drewnianą rączkę, do której należy na stałe przymocować kolczyk (a rączka musi się swobodnie obracać na pręcie). Jako podporę dla kolby będzie służył stalowy cylinder, którego dno ma średnicę nie większą niż 100 mm. Do stojaka przyspawany jest wspornik z pierścieniem pośrodku, który jest połączony z kolczykiem z wahaczem (40 cm) wykonanym z mocnego drutu z niezawodnymi pierścieniami na końcach. Kolba powinna swobodnie zmieścić się w stojaku i powielić jej kształt - ten sam cylinder, ale bez dna.

W ten sposób powstaje model. Za pomocą roztopionego wosku do modelu przymocowane są stalowe igły - szpilki do wlewów, które muszą przecinać się w jednym miejscu, gdzie również mocuje się je za pomocą wosku. Na podstawie gabarytów modelu puszkę dobiera się tak wysoko, że między jej dnem a modelem jest szczelina co najmniej centymetra, a u góry w masie formierskiej można by wyciąć kielich do topienia metal.

Skład masy formierskiej proponowanych receptur (patrz tab.2).

Tabela 2. Składy tłoczyw

Gotową masę formierską umieszcza się w kolbie na płycie ogniotrwałej (azbest). Chwytając model za szpilkę, zanurza się go w nieutwardzonej masie formierskiej, lekko potrząsając na boki, aby nie dostało się powietrze. Po stwardnieniu masy (w obecności moderatora - nie wcześniej niż za godzinę) w górnej części kolby wycina się kielich bramkowy i wyciąga się szpilki. Kanały wlewowe powinny znajdować się pośrodku miski.

Operacja topienia (usuwania) woskowego modelu przebiega następująco: kolbę umieszcza się w oświetlonym piekarniku kuchenki gazowej i stopniowo, aby nie uszkodzić kształtu, temperaturę podnosi się do 350°C na około dwie godziny; następnie kolbę wyjmuje się i kładzie naprzemiennie jedną lub drugą stroną na palniku, po uprzednim ułożeniu płytek azbestowych, i ostatecznie topi się wosk.

Odbieranie castingu

Po rozgrzaniu boków kolby umieszcza się ją w ręcznej wirówce, a miskę dozującą ładuje się metalem z dodatkiem odpowiedniego topnika i topi na płomieniu palnika. Po całkowitym stopieniu wirówka jest obracana, w wyniku czego ciekły metal wdziera się do wnęki formy, wypełniając ją i krystalizując w około 20 obrotach wirówki. Proces kończy się schłodzeniem w wodzie i usunięciem gotowego odlewu, czyli wyrobów odlewniczych artystycznych.

Za najbardziej zaawansowaną metodę odlewania metodą traconego wosku uważa się proces, w którym zachowuje się oryginał i uzyskuje się wydrążone wyroby, przy czym oryginał służy jako wzór. Technologicznie metoda ta składa się z dwóch części: najpierw wykonuje się wydrążony model według oryginału, a następnie wykonuje się formę odlewniczą według tego modelu.

Proces otrzymywania odlewów na wypalanych modelach

Aby prześledzić technologię tej metody, rozważ konkretny przykład - produkcję złożonej wazy z figurami lub kielicha.

Podczas odlewania kielicha górna część modelu o prostym geometrycznym kształcie jest wykonana z dowolnego materiału, dolna, bardziej skomplikowana, jest wycinana z pianki. Następnie, po ułożeniu górnej części modelu na płycie podmodelowej, zaczynają formować w kolbie. Kiedy grunt formierski porównuje się z poziomem modelu, druga część (pianka) jest do niego przyczepiana i formowana do końca. Następnie kolbę odwraca się, montuje się na niej drugą kolbę i wykonuje końcowe formowanie, wykonując system bramkowania. Po puszce górna część modelu jest odpinana i wyjmowana, a dolna (piankowa) pozostaje wtopiona w podłoże.

Przy stosowaniu takich połączonych metod uzyskuje się jednoczęściowe odlewy o dość wysokiej jakości o złożonym kształcie. Jednak w momencie tworzenia elementu modelu mogą się one przesuwać względem siebie. Aby temu zapobiec, igły lub szpilki do szycia wkłada się w złącza formy gipsowej i elementy z tworzywa piankowego, w które elementy te są nakłuwane. Można użyć wielu igieł, aby zapobiec obrotom osiowym.

W celu wykonania wydrążonego modelu, kolbę instaluje się na płycie modelowej, a połowę oryginalnego produktu formuje się w nią z ziemią - wykonuje się tak zwaną fałszywą kolbę.

Ryż. 7. Formowanie modelu kombinowanego: 1 - piankowa część modelu; 2 - część gipsowa modelu

Powierzchnia oryginału, który jest niewielkich rozmiarów, jest posmarowana mydlinami i pokryta warstwą plasteliny o grubości do 1 cm Większe produkty pokryte są warstwą gliny. Aby glina nie przyklejała się do oryginału, jako warstwę oddzielającą stosuje się papier. Druga kolba jest umieszczana na górze fałszywej kolby z oryginałem na wierzchu i wypełniana gipsem. Kanały bramkowe wykonane są z gipsu, który dociera do warstw plasteliny lub gliny. Po stwardnieniu gipsu kolby są odwracane. Fałszywa kolba, która jest na górze, jest usuwana wraz z ziemią i instalowana jest nowa.

Ryż. 8. Wykonanie modelu: 1 - kolba; 2 - tablica modelowa; 3 - piasek formierski; 4 - wlewka; 5 - wytłaczanie; 6 - dodatkowe otwory; 7 - model

Warstwę plasteliny lub gliny kładzie się również na drugą połowę oryginału, wcześniej w fałszywej kolbie. Po nasmarowaniu dolnej kolby wypełnionej gipsem pianką mydlaną górną kolbę wylewa się gipsem, pozostawiając otwory wlewowe. Gdy tynk stwardnieje, górną kolbę zdejmuje się i usuwa warstwę plasteliny lub gliny, upewniając się, że na oryginale nic nie pozostało. Następnie kolbę umieszcza się na swoim miejscu.

Po usunięciu warstwy wykładziny pomiędzy gipsem wlanym do puszki a oryginałem powstała wolna przestrzeń odpowiadająca grubości warstwy wykładziny. Do powstałej wnęki poprzez pozostawione w warstwie gipsowej kanały wlewowe wlewa się roztwór na bazie kleju stolarskiego lub żelatyny technicznej.

Kolby są odwracane po ostygnięciu roztworu kleju, warstwa oddzielająca jest usuwana z drugiej kolby i napełniana roztworem kleju. Następnie kolby są rozdzielane, a oryginalny produkt usuwany z powstałej formy. Ze względu na elastyczność roztworu klejącego możliwe jest formowanie produktu o skomplikowanym kształcie powierzchni (wzory, ozdoby, czcionki itp.), a także z zatokami, co jest trudne do wykonania zwykłą metodą formowania. Dodatkowo masa klejąca stanowi zabezpieczenie oryginału. Wewnętrzna powierzchnia koszulki samoprzylepnej jest lakierowana, a po wyschnięciu nakładana jest pędzlem warstwa wosku.

Formę montuje się i do jej wnęki wlewa się stopioną kalafonię przez pozostawiony wcześniej otwór, który natychmiast wylewa się z formy aż do ostygnięcia, ale część pozostaje na ściankach. Operacja ta jest powtarzana aż do osiągnięcia wymaganej grubości produktu. Nie należy przegrzewać roztopionej kalafonii, ponieważ drobne elementy formy klejącej mogą się stopić.

Po stwardnieniu warstwy kalafonii, kolby są starannie oddzielane, a powstały model jest usuwany, czyli wydrążona cienkościenna kopia oryginału, która posłuży jako model osłaniający.

Formowanie wydrążonych produktów rozpoczyna się od wykonania rdzenia. Rdzeń jest częścią piasku, która jest wypełniona wnęką formy. Podstawą drążka może być metalowa rama wykonana z drutu, którego średnica zależy od wielkości modelu. Podstawą ramy jest grubszy pręt, którego końcówka wychodzi z modelu. Po wykonaniu ramy jest ona wkładana do wnęki modelu i wypełniana masą formierską. Jako rdzeń, a także masę formierską do drobnych wyrobów odlewanych z metali o niskiej temperaturze topnienia można zastosować masę na bazie gipsu i talku lub gipsu i kwarcu. Stosując masy na bazie gipsu należy pamiętać, że w masach tych praktycznie nie ma przepuszczalności gazów, dlatego podczas procesu formowania konieczne jest wykonanie dodatkowych otworów w celu uwolnienia gazów powstałych podczas topienia modelu.

W przypadku odlewania z brązu, mosiądzu lub innych metali o wysokiej temperaturze topnienia, jako masę rdzeniową stosuje się kwarc, piasek kwarcowy z dodatkiem biurowego kleju silikatowego. Piasek jest kalcynowany w temperaturze 750-900 ° C w żeliwnym pojemniku, na przykład na patelni, aby nie dostały się do niego tlenki żelaza. Płynne szkło w mieszance powinno zawierać do 30%, reszta to piasek.

Podczas odlewania dużych produktów do masy formierskiej dodaje się 1-2% boraksu technicznego lub kwasu borowego, które mają własną temperaturę topnienia odpowiednio 741 ° C i 575° C, topią się w momencie wyżarzania formy i, otaczając ziarna wypełniacza, zamocuj masę formierską.

Wytopiony model z rdzeniem jest formowany w kolbę w zwykły sposób. Model kalafonii jest wytapiany w piecu, stopniowo podnosząc temperaturę. Kolbę umieszcza się systemem bramkowania w dół. Wyjdzie przez nią stopiona kalafonia, więc pojemnik należy umieścić pod wylotem systemu bramkowania. W takim przypadku ściany formy zostaną wzmocnione cząstkami stopionej kalafonii. Kiedy kalafonia jest całkowicie osuszona, forma jest kalcynowana w piecu muflowym. Jeśli nie jest dostępny, można to zrobić w piecu gazowym w temperaturze 350 ° C, ponieważ kalafonia zaczyna się zwęglać w temperaturze 310 ° C. Powstała sadza ze spalonej kalafonii pokrywa ścianki formy, co poprawia jakość odlewu.

Wskazane jest użycie kolby z dnem, uformowanie modelu zwykłym piaskiem formierskim, a górna warstwa nie stykająca się z modelem z mieszanki piasku kwarcowego lub szamotu z płynnym szkłem. W momencie topienia model utrzyma całą formę w kolbie. Metal podawany do formy przez system bramkowania wypełni ją pod wpływem nacisku własnego ciężaru.

Jeśli wydrążony model ma jeden otwór, przez który wychodzi wzmocnienie pręta, po przetopieniu pręt traci oparcie i osiada wewnątrz formy.

Aby zamocować go w pożądanej pozycji podczas wykonywania dużych odlewów lub odlewania produktów, które mają niewidoczne miejsca (na przykład wazonów), główny pręt z przymocowanym do niego wzmocnieniem jest przepuszczany przez model i podparty obydwoma końcami na krawędzie kolby, nadając jej ściśle ustaloną pozycję.

Otwory pozostałe po odlaniu wyrobu i usunięciu zbrojenia są zamykane lub wiercony jest jeden lub więcej otworów w miejscu znajdującego się poniżej modelu i niejako spoczywającego na piasku formierskim. Następnie z metalu, z którego odlany zostanie produkt, wykonuje się korki. Rozmiar musi odpowiadać średnicy otworów w grubości modelu. Zatyczki są wkładane w otwór modelu i formowane.

Mając taką samą grubość jak model, metalowa zatyczka pozostaje w formie po stopieniu modelu i ustala odległość pomiędzy prętem a jego krawędzią. Po odlaniu korki są stapiane z metalem nieszlachetnym i nie pozostają po nich żadne ślady.

Pole przekroju wtyczek musi być takie, aby wytrzymały ciężar rdzenia i nie były wciskane w piasek. Należy zauważyć, że podczas topienia modelu forma jest odwrócona, dlatego zatyczki należy również umieścić w jej górnej części. Pręty stalowe mogą być również używane jako zaciski, które przechodzą przez całą formę (wzór i piasek). Po odlaniu pręty są usuwane, a w utworzonych otworach nacinane są gwinty i wkręcane są zaślepki gwintowane. Czasami otwory są pogłębiane i zatykane nitami wykonanymi z tego samego metalu - metalowych kołków. Następnie miejsca te są dokładnie czyszczone lub bite.

Oryginały wyrobów artystycznych o stosunkowo płaskiej powierzchni (medaliony, płaskorzeźby) wykonywane są najczęściej z miękkich materiałów – plasteliny, gliny, wosku. Do formowania usuwa się z nich modele gipsowe, natomiast odwrotna strona modelu okazuje się płaska i nie powtarza kształtu powierzchni przedniej od wewnątrz. Odlew wykonany według tego modelu ma znaczną masę, co jest niepraktyczne, ponieważ zużywa się dużą ilość metalu. Aby tego uniknąć, stosuje się metodę formowania na modelu gipsowym z ramą. W tym przypadku uzyskuje się odlew, w którym relief wewnętrzny powtarza kształt powierzchni czołowej, a grubość ścianki odpowiada grubości ramy i jest taka sama na całej powierzchni produktu. Listwy z ramą stosuje się do produkcji form odlewniczych do modeli gipsowych o małej wysokości io ścianach skośnych.

Jeżeli model gipsowy ma wysokie pionowe ścianki z niewielkim spadkiem, to ta metoda jest niepożądana, ponieważ podczas formowania ścianki pionowe są znacznie cieńsze niż górne, a metal podczas odlewania może nie wypełniać całej formy, a jedynie jej górną część .

W przypadku frezowania z ramą model należy przymocować do płyty podmodelowej, która może służyć jako kawałek płyty wiórowej z kilkoma wywierconymi otworami. Za ich pośrednictwem model jest mocowany za pomocą śrub, a w płycie wykonuje się również otwory do mocowania kołków dolnej kolby.

Po wzmocnieniu modelu na płycie i zainstalowaniu na nim kolby z ramką umieszczoną pod krawędziami, zaczynają wypełniać go piaskiem formierskim, ostrożnie ubijając. Grubość ramy będzie odpowiadać grubości ścianki przyszłego odlewu. Uformowana puszka jest odwracana wraz z płytą podmodelową i delikatnie stukając w powierzchnię płyty, jest ostrożnie wyjmowana z puszki wraz z ramką.

Po zdjęciu ramki nad puszką powstaje wypust z masy formierskiej, który należy odciąć na całej powierzchni puszki do poziomu jej krawędzi. W ten sposób uzyskuje się odcisk platformy o mniejszej wysokości modelu dla grubości ramki umieszczonej pod kolbą i odpowiadającej grubości ścianki przyszłego odlewu. Następnie na uformowaną puszkę montuje się drugą, a górną półformę z kanałem wlewowym i wydmuchem wypełnia się zgodnie z nadrukiem w dolnej części.

Górna kolba jest formowana dokładniej i dokładniej, ponieważ delikatna powierzchnia modelu piaskowego może zostać łatwo uszkodzona podczas zagęszczania mieszanki ubijakiem.

Po usunięciu wlewu górna kolba jest usuwana i jeśli to konieczne, kształt jest korygowany. Uformowana dolna kolba z ramką, która służyła jako model dla górnej połowy formy, zostaje wybita i za pomocą kołków mocujących jest ponownie montowana na płycie podmodelowej w tej samej pozycji, w której była pierwotnie. Następnie wypełniają go piaskiem formierskim, ale bez ramy. Po zakończeniu formowania puszkę odwraca się, wyjmuje się płytkę podmodelową z modelem i montuje się obie połówki formy. W ten sposób uzyskuje się wgłębienie odpowiadające grubości ramy.

Ryż. 9. Forma do odlewania gliny: 1 - wlewka; 2 - zaciski; 3 - kształt; 4 - wybrzuszenie

Oprócz głównych metod odlewania w ziemi i używania modeli z traconego wosku, w dawnych czasach rzemieślnicy stosowali odlewanie w solidnych składanych formach. W ten sposób odlewano biżuterię, guziki, ozdobne nakładki na broń. Materiałem na formy były glina i miękkie skały wapienne. Ręcznie robione gliniane formy składały się z 2 połówek z wgłębieniami do mocowania ich względem siebie. Wnęka formy została wykonana ręcznie lub uformowana z surowej gliny, a następnie wysuszona i wypalona.

Ryż. 10. Wylewka z gliny: 1 - śruba dokręcająca; 2 - zacisk; 3 - kształt

Do wytwarzania takich form można użyć ogniotrwałej gliny szamotowej lub masy tyglowej. Wypełniacz szamotowy do tych mas przy wykonywaniu form musi być drobno zmielony. Należy pamiętać, że glina szamotowa po wyschnięciu znacznie się kurczy - od 7 do 14%. Forma gliniana wypalana jest w piecu muflowym w temperaturze 900°C, a następnie dwie połówki formy skręca się zaciskami z taśmy stalowej i łączy śrubami z nakrętkami.

Zasada wykonywania form z wapienia jest taka sama jak z gliny. Jedyna różnica polega na tym, że wnęka formy jest wypchana siekaczami. Wykorzystując do form odlewniczych jedną z odmian wapienia - łupek, który ma gęstą strukturę i łatwo poddaje się obróbce, starożytni mistrzowie wykorzystywali grawerowanie do wykonywania skomplikowanych form i otrzymywania wysoce artystycznych dzieł. Jako materiał na takie formy można zastosować płyty z tyglowego grafitu lub elektrod grafitowych do elektrycznych pieców do topienia, ponieważ grafit dobrze nadaje się do cięcia. W przygotowanych płytach o wymaganym rozmiarze sąsiednie powierzchnie są czyszczone drobnym papierem ściernym, a następnie pocierane jedna o drugą. W dwóch punktach płyt wierci się otwory przelotowe, przez które są dokręcane śrubami i nakrętkami. Otwory wierci się w tych miejscach, w których nie będą przeszkadzać w produkcji form i wlewów. Po czynnościach przygotowawczych przechodzą bezpośrednio do wykonania (cięcie i grawerowanie) formy odlewniczej i systemu bramkowania.

Formę grafitową przed wylaniem metalu należy pokryć od wewnątrz cienką warstwą kaolinu lub kredy, rozcieńczonej w wodzie z dodatkiem kleju do drewna w celu zabezpieczenia jej przed blaknięciem.

Po wyjęciu odlewu z formy zwykle ma brzydki wygląd - z przypalonymi cząsteczkami masy formierskiej, wszelkiego rodzaju przebarwieniami itp. W tym przypadku zanieczyszczenia mechaniczne usuwa się szczotką stalową, a następnie produkt wybiela się kwasami i zasadami.

Miedź, brąz, mosiądz i miedzionikiel są zwykle przetwarzane w dwóch etapach: najpierw wykonuje się wstępne trawienie, a następnie końcowe lub błyszczące. Skład roztworu do wstępnego trawienia jest następujący: kwas azotowy i siarkowy - po 250 ml, chlorek sodu - 0,5 g. Czas obróbki - 4-5 sekund, temperatura roztworu - 20-25°C. Do końcowego trawienia stosuje się następujący roztwór: kwas azotowy i siarkowy - po 250 ml, kwas solny - 5 ml, sadza holenderska - 1-1,5 g. Produkty zanurza się w tym roztworze na 6-8 sekund, a następnie szybko myje woda.

Ołów zatruwany jest kwasem azotowym 5-10%, cynkiem i kadmem - kwasem solnym 5-20%, a glinem - roztworem wodorotlenku sodu 10-20%.

W podanych kompozycjach roztworów stosuje się stężone kwasy. Należy pamiętać, że praca z nimi wymaga szczególnej troski, muszą być gotowane pod maską lub na ulicy.

Na zakończenie rozdziału poświęconego odlewaniu artystycznemu w warunkach indywidualnego warsztatu, warto przybliżyć naszemu czytelnikowi konkretną osobę, prawdziwego mistrza swojego rzemiosła, castera-artystę Siergieja Popowa oraz jego technologie i praktyczne porady.

Pochodzący z Borisoglebska w obwodzie woroneskim, po ukończeniu szkoły wyjechał do regionu moskiewskiego, gdzie uczył się w Szkole Artystyczno-Przemysłowej Abramtsevo im. Vasnetsova i uczył tam w specjalności „Artystyczna obróbka kamienia”.

Zajmował się kowalstwem, ciągnęło go do prac odlewniczych.

Wiertarka

Ostrzarka 2-stronna

Maszyna do szlifowania i polerowania.

Ryż. 19. Waza

• Wiertarka
• Stół do ręcznej obróbki modeli
• lutownica
• Maszyna do piaskowania

Formowanie woskowe

Skład mieszanki modelowej. Podgrzaną do temperatury 60ºC mieszaninę wosku i parafiny ubija się wiertarką w celu nasycenia jej powietrzem, a następnie za pomocą specjalnej strzykawki przepompowuje się do zdejmowanych form gipsowych. Po schłodzeniu forma jest demontowana i wyjmuje się z niej model. Model jest następnie przetwarzany. Flash jest usuwany, podajnik jest lutowany lutownicą i model jest malowany.

Powłoka

Do powlekania stosuje się zawiesinę sporządzoną z krzemianu etylu, wody i marszalitu przez długotrwałe mieszanie składników.W przygotowanej zawiesinie zanurza się model, który następnie posypuje się piaskiem szamotowym.

Po wyschnięciu nakłada się 5-6 warstw powłoki w odstępie 2-3 godzin.

Do pierwszej lub drugiej powłoki stosuje się drobniejszy piasek - ziarno 0,5 mm, do kolejnych warstw - 1-1,5 mm.

Po pokryciu 5-6 warstwami i wystarczającym wyschnięciu model jest topiony w kąpieli topiącej o temperaturze 130ºС.

napełnić

Stopione skorupy są kalcynowane do temperatury 400-500ºС, a do gorącej skorupy wlewa się metal (mosiądz, brąz). Po skrystalizowaniu brązu skórka jest starannie odrywana.

Podajniki są odcięte. Odlany produkt jest czyszczony z lepkiej skórki strumieniem piasku.

Obróbka ślusarska

Wykonywany jest przy użyciu materiałów ściernych o różnej wielkości ziarna. Po usunięciu warstwy wierzchniej i resztek wlewek można przystąpić do szlifowania, które odbywa się za pomocą gumowych kółek (parapit).

Do polerowania używa się kółek filcowych i szmatkowych oraz pasty GOI.

Podczas obróbki produktów ze złożonym reliefem, w których promień kamienia nie pozwala na dostęp do wielu części produktu, stosuje się konwencjonalne wiertło dentystyczne oraz wiertła do metalu i węglika, a także drobne * ścierniwa.

Odlewanie w skorupie ma ograniczone możliwości wymiarowe w zależności od masy, grubości modelu. Dlatego duże lub obszerne prace trzeba podzielić na małe fragmenty, np. świecznik może składać się z 15-17 części (stojak, ramiona itp.). Wszystko to jest montowane na podstawie za pomocą centralnego drążka.

W innych pracach można stosować nity, skręty, różne elementy złączne. W niektórych przypadkach stosuje się spawanie gazowe lub argonowe.

Odlew w skorupie ma pewne cechy, na przykład jest ograniczony rozmiarem, który z kolei jest zależny od możliwości modelu.

Przed wylaniem brąz należy odtlenić, dodać stop zawierający fosfor. Mosiądz wylewa się bez dodatków.

Masa modelu musi być nasycona powietrzem, tj. zawierają pęcherzyki powietrza, w przeciwnym razie model parafinowy rozbije skorupę podczas renderowania z powodu ekspansji.

Odlewanie woskiem traconym (LWM) to proces przemysłowy zwany również odlewaniem woskowym lub odlewaniem w formie nadającej się do zniszczenia. Forma ulega zniszczeniu po usunięciu produktu. Modele traconego wosku są szeroko stosowane zarówno w odlewnictwie inżynieryjnym, jak i artystycznym.

Obszar zastosowań

Cechy technologii procesu pozwalają na zastosowanie metody LVM w szerokim zakresie: od dużych przedsiębiorstw po małe warsztaty. Odlewanie woskiem traconym jest również możliwe do celów domowych, osobistych i komercyjnych do produkcji szczegółowych figurek, pamiątek, zabawek, elementów konstrukcyjnych, biżuterii. Jako wypełniacz można zastosować prawie wszystkie metale:

• stale (stopowe i węglowe);
• stopy metali nieżelaznych;
• żeliwo;
• stopy, które nie mogą być obrabiane.

Technologia jest jednak uniwersalna - całkiem możliwe jest wytwarzanie stosunkowo dużych konstrukcji o skomplikowanych kształtach. Aby ułatwić proces techniczny, stosuje się specjalistyczne urządzenia do odlewania metodą traconego wosku oraz modelowanie 3D przy użyciu specjalistycznych programów.

Odlewanie w formach ceramicznych

W zależności od wymagań stawianych produktom stosuje się różne, najbardziej odpowiednie technologie. Odlewanie precyzyjne (TLVM) pozwala uzyskać najbardziej złożone odlewy konfiguracyjne z dużą precyzją, przy minimalnej grubości ścianki i chropowatości powierzchni. W przypadku TLVM model woskowy jest zanurzany w płynnej mieszance na bazie ceramiki. Mieszanka ceramiczna wysycha i tworzy skorupę formy. Proces ten jest powtarzany aż do osiągnięcia pożądanej grubości. Wosk jest następnie usuwany w autoklawie. Metoda ta charakteryzuje się jednak wysokimi kosztami, czasem trwania procesu technologicznego, uwalnianiem szkodliwych substancji w obszarze produkcji oraz zanieczyszczeniem środowiska pozostałościami form ceramicznych.

Odlewanie w formach z XTS

W wielu przypadkach przy wytwarzaniu rzemiosła w domu odlewy o złożonej konfiguracji nie muszą mieć niskiej chropowatości, a w przypadku wielu odlewów artystycznych powierzchnia o jednolitej chropowatości jest nie tylko akceptowalna, ale jest decyzją projektową. W takim przypadku wskazane jest zastosowanie odlewu inwestycyjnego.

Technologia opracowana dla produktów, które nie wymagają gładkich powierzchni, jest dość prosta. Taką powierzchnię można uzyskać poprzez odlewanie do form z mieszanek utwardzanych na zimno (CTS). Proces ten jest znacznie prostszy, tańszy i przyjazny dla środowiska.

Jednak ta metoda odlewania metodą traconego wosku nie pozwala na uzyskanie skomplikowanych odlewów przy użyciu modeli traconych. Tłumaczy się to tym, że podczas renderowania figur znaczna część kompozycji modelowej pozostaje we wnęce formy i może być usunięta tylko przez kalcynację. Kalcynacja, czyli ogrzanie do temperatury zapłonu kompozycji modelowej, prowadzi do zniszczenia spoiwa żywicznego CTS. Kiedy metal wlewa się do formy z resztkami kompozycji modelowej, ulegają one spaleniu, co prowadzi do emisji metalu z formy.

Stosowanie płynnych mieszanek szklanych

Aby zniwelować mankamenty technologii CTS w produkcji niektórych rodzajów odlewów umożliwia odlewanie metodą traconego wosku w mieszaninach ciecz-szkło z ciekłym katalizatorem (LCG). Mieszaniny te, zawierające 3-3,5% płynnego szkła i katalizatora w ilości około 0,3% masy bazy piaskowej, zaczęto stosować za granicą we wczesnych latach 80-tych i nadal są stosowane. Według badań mieszanki te, w przeciwieństwie do JSS pierwszej generacji, wyróżniają się czystością środowiskową, dobrym wybijaniem i nieznacznymi śladami przypalenia na odlewach.

Odlewanie inwestycyjne: technologia

Proces LVM obejmuje operacje przygotowania kompozycji modelowych, wykonania modeli odlewów i systemów bramkowania, wykańczania i kontroli wymiarów modeli oraz dalszego montażu w bloki. Modele z reguły wykonane są z materiałów będących kompozycjami wieloskładnikowymi, kombinacjami wosków (mieszanina parafiny ze stearyną, naturalne twarde woski itp.).

W produkcji kompozycji modelowych wykorzystuje się do 90% zwrotu zebranego podczas topienia modeli woskowych z form. Powracający skład modelowy powinien być nie tylko odświeżany, ale także okresowo regenerowany.

Modelowanie składa się z sześciu kroków:

• przygotowanie pleśni;
• wprowadzenie kompozycji modelowej do jej wnęki;
• trzymanie modelu do utwardzenia;
• demontaż formy i wydobycie modelu;
• schłodzenie do temperatury pokojowej.

Funkcje procesu

Istota LVM polega na tym, że model silikonowy lub woskowy jest wytapiany z obrabianego przedmiotu poprzez nagrzewanie, a pustą przestrzeń wypełnia się metalem (stopem). Proces ma szereg funkcji:

• W produkcji mas formierskich szeroko stosuje się zawiesiny składające się z ogniotrwałych drobnoziarnistych materiałów połączonych roztworem spoiwa.
• Do odlewania metali (stopów) stosuje się formy jednoczęściowe, otrzymywane przez nałożenie na model powłoki ogniotrwałej, jej wysuszenie, a następnie stopienie modelu i wyżarzanie formy.
• Do odlewów stosuje się modele jednorazowe, które ulegają zniszczeniu podczas procesu wytwarzania formy.
• Dzięki drobnoziarnistym ognioodpornym materiałom pyłopodobnym zapewniona jest odpowiednio wysoka jakość powierzchni odlewów.

Zalety LVM

Zalety odlewania metodą traconego wosku są oczywiste:

• Wszechstronność. Do odlewania produktów można używać dowolnych metali i stopów.
• Uzyskiwanie konfiguracji o dowolnej złożoności.
• Wysoka jakość wykończenia powierzchni i precyzja wykonania. Pozwala to 80-100% zredukować późniejszą kosztowną obróbkę metali.

Wady LVM

Pomimo wygody, wszechstronności i przyzwoitej jakości produktów nie zawsze wskazane jest stosowanie odlewów metodą traconego wosku. Wady są związane głównie z następującymi czynnikami:

• Czas trwania i złożoność procesu produkcji odlewów.
• Zbyt drogi materiał do formowania.
• Duże obciążenie dla środowiska.

Przykład wykonania produktu w domu: etap przygotowawczy

Odlewanie traconego wosku w domu nie wymaga głębokiej wiedzy z zakresu metalurgii. Najpierw przygotujmy model, który chcemy powtórzyć w metalu. Gotowy produkt pojawi się jako układ. Figurkę można również wykonać niezależnie z gliny, plasteliny rzeźbiarskiej, drewna, plastiku i innych gęstych tworzyw sztucznych.

Model montujemy w składanym pojemniku zapinanym na zaciski lub obudowę. Wygodne jest użycie przezroczystego plastikowego pudełka lub specjalnej formy. Do wypełnienia formy użyjemy silikonu: zapewni doskonały detal, wnikając w najmniejsze pęknięcia, dziury, zagłębienia i tworząc bardzo gładką powierzchnię.

Drugi krok: wypełnienie silikonem

Jeśli wymagane jest precyzyjne odlewanie metodą traconego wosku, do wykonania formy niezbędna jest płynna guma. Silikon przygotowuje się zgodnie z instrukcją, mieszając różne składniki (najczęściej dwa), a następnie podgrzewając. Aby usunąć najmniejsze pęcherzyki powietrza, wskazane jest umieszczenie pojemnika z płynną gumą na 3-4 minuty w specjalnym przenośnym aparacie próżniowym.

Gotową płynną gumę wlać do pojemnika z modelem i ponownie odkurzyć. Kolejne utwardzenie silikonu zajmie trochę czasu (zgodnie z instrukcją). Zastosowane materiały półprzezroczyste (pojemniki i sam silikon) pozwalają na osobistą obserwację procesu powstawania pleśni.

Usuwamy zakleszczoną gumę z modelem w środku z pojemnika. W tym celu zwalniamy zaciski (obudowę) i rozdzielamy dwie połówki pudełka - silikon łatwo odsuwa się od gładkich ścianek. Całkowite stwardnienie płynnej gumy zajmie 40-60 minut.

Trzeci etap: wykonanie modelu woskowego

Odlewanie metodą traconego wosku polega na topieniu materiału topliwego i zastąpieniu powstałej przestrzeni stopionym metalem. Ponieważ wosk łatwo się topi, używamy go. Czyli kolejnym zadaniem jest wykonanie woskowej kopii użytego oryginalnego modelu. Wymagało to stworzenia gumowej formy.

Ostrożnie przytnij silikonowy blank wzdłuż i wyjmij model. Tutaj jest mały sekret: aby następnie dokładnie połączyć kształt, zaleca się, aby cięcie nie było gładkie, ale zygzakowate. Dołączone części formularza nie będą poruszać się po płaszczyźnie.

Powstałą przestrzeń w silikonowej formie wypełniamy płynnym woskiem. Jeśli produkt jest przygotowywany dla siebie i nie wymaga dużej precyzji w dopasowaniu części, można osobno wlać wosk na każdą połówkę, a następnie, po utwardzeniu, połączyć obie części. Jeśli konieczne jest dokładne powtórzenie sylwetki modelu, gumowe połówki są łączone, mocowane, a gorący wosk jest wpompowywany w powstałą pustkę za pomocą wtryskiwacza. Gdy wypełni całą przestrzeń i stwardnieje, demontujemy silikonową formę, wyjmujemy woskowy model i korygujemy wady. Będzie służyć jako prototyp gotowego produktu metalowego.

Czwarty etap: formowanie

Teraz konieczne jest uformowanie żaroodpornej trwałej warstwy z zewnętrznej powierzchni figury woskowej, która po stopieniu wosku stanie się formą dla stopu metalu. Wybierzmy metodę odlewania metodą traconego wosku z użyciem mieszanki krystobalitowej (modyfikacja kwarcowa).

Model wykonujemy w metalowej cylindrycznej kolbie (urządzenie utrzymujące masę formierską podczas jej zagęszczania). W kolbie montujemy model lutowany z systemem bramkowania i napełniamy mieszanką na bazie krystobalitu. Aby wypchnąć kieszenie powietrzne, umieszczamy je w aparacie wibro-próżniowym.

Ostatnie stadium

Gdy mieszanina zgęstnieje, pozostaje stopić wosk i wlać metal do pustej przestrzeni. Proces odlewania metodą traconego wosku w domu najlepiej wykonywać przy użyciu stopów, które topią się w stosunkowo niskich temperaturach. Silumin odlewniczy (krzem + aluminium) jest idealny. Materiał jest odporny na ścieranie i twardy, ale jest kruchy.

Po wlaniu roztopionego siluminu czekamy aż stwardnieje. Następnie wyjmujemy produkt z wykopu, usuwamy wlew i oczyszczamy go z resztek masy formierskiej. Przed nami prawie ukończona część (zabawka, pamiątka). Dodatkowo można go szlifować i polerować. Jeśli resztki odlewni mocno utkwiły w rowkach, należy je usunąć wiertłem lub innym narzędziem.

Odlewanie inwestycyjne: produkcja

LVM odbywa się nieco inaczej w przypadku produkcji krytycznych części o złożonym kształcie i (lub) cienkich ściankach. Odlanie gotowego produktu metalowego może zająć od tygodnia do miesiąca.

Pierwszym krokiem jest wypełnienie formy woskiem. W tym celu przedsiębiorstwa często używają formy aluminiowej (analogu omówionej powyżej formy silikonowej) - wnęki o kształcie części. Wynikiem jest model woskowy nieco większy niż część końcowa.

Następnie model posłuży jako podstawa formy ceramicznej. Powinien być również nieco większy niż część końcowa, ponieważ metal skurczy się po schłodzeniu. Następnie za pomocą gorącej lutownicy lutuje się do woskowego modelu specjalny system bramkowania (również z wosku), wzdłuż którego gorący metal będzie wlewał się do gniazda formy.

Wykonanie formy ceramicznej

Następnie struktura wosku jest zanurzana w płynnym roztworze ceramicznym zwanym poślizgiem. Odbywa się to ręcznie, aby uniknąć wad odlewu. W celu wzmocnienia poślizgu warstwa ceramiczna jest wzmacniana przez natryskiwanie drobnym piaskiem cyrkonowym. Dopiero potem przedmiot obrabiany jest „powierzony” automatyzacji: specjalne mechanizmy kontynuują etapowy proces natryskiwania grubszego piasku. Prace trwają do momentu, gdy trwała warstwa ceramiczno-piaskowa osiągnie określoną grubość (zwykle 7 mm). W zautomatyzowanej produkcji zajmuje to 5 dni.

Odlew

Teraz obrabiany przedmiot jest gotowy do topienia wosku z formy. Umieszcza się go na 10 minut w autoklawie wypełnionym gorącą parą. Wosk topi się i całkowicie wypływa z powłoki. Na wyjściu otrzymujemy ceramiczną formę, która całkowicie powtarza kształt części.

Gdy forma ceramiczno-piaskowa stwardnieje, przeprowadza się odlewanie metodą traconego wosku. Formę wstępnie wygrzewa się przez 2-3 godziny w piekarniku, aby nie pękała podczas wlewania metali (stopów) rozgrzanych do 1200 ˚C.

Stopiony metal wchodzi do wnęki formy, którą następnie pozostawia się do stopniowego ostygnięcia i utwardzenia w temperaturze pokojowej. Dla aluminium i jego stopów schłodzenie trwa 2 godziny, dla stali (żeliwa) - 4-5 godzin.

Wykończeniowy

Właściwie odlewanie inwestycyjne kończy się tutaj. Po stwardnieniu metalu obrabiany przedmiot umieszczany jest w specjalnym wibratorze. Pod wpływem delikatnych wibracji ceramiczna podstawa pęka i kruszy się, a metalowy produkt nie zmienia swojego kształtu. Następnie następuje ostateczna obróbka metalowego blanku. Najpierw odpiłowywany jest system odlewania metalu, a miejsce jego styku z częścią główną jest dokładnie wypolerowane.

Na koniec inspektorzy sprawdzają, czy wymiary produktu odpowiadają wymiarom podanym na rysunku. Części aluminiowe są mierzone na zimno (w temperaturze pokojowej), części stalowe są wstępnie podgrzewane w piecu. Specjaliści wykorzystują różne narzędzia do prac kontrolno-pomiarowych: od prostych szablonów po złożone układy elektroniczne i optyczne. W przypadku wykrycia niezgodności z parametrami część jest wysyłana do rewizji (małżeństwo możliwe do usunięcia) lub do ponownego stopienia (małżeństwo nieusuwalne).

System bramkowania

Projekt systemu bramkowania-karmienia odgrywa wiodącą rolę w LVM. Wynika to z tego, że spełnia trzy funkcje:

• W produkcji skorup form i bloków modeli systemy bramkowania są konstrukcjami nośnymi, które utrzymują na sobie skorupę i modele.
• Poprzez system kanałów wlewowych podczas odlewania do odlewu doprowadzany jest ciekły metal.
• Podczas krzepnięcia układ pełni funkcję zysku (element podający kompensujący skurcz metalu).

odlewanie powłoki

W procesie LVM kluczem jest tworzenie warstw powłoki kształtu. Proces produkcji powłoki jest następujący. Na powierzchnię bloku modeli, najczęściej przez zanurzanie, nakłada się ciągłą cienką warstwę zawiesiny, którą następnie posypuje się piaskiem. Zawiesina przylegająca do powierzchni modelu dokładnie odwzorowuje jego kształt, a piasek z piasku jest wprowadzany do zawiesiny, zwilżony przez nią i utrwalający kompozycję w postaci cienkiej warstwy licowej (pierwszej lub roboczej). Niepracująca chropowata powierzchnia skorupy utworzona przez piasek kwarcowy przyczynia się do dobrej przyczepności kolejnych warstw zawiesiny do poprzednich.

Ważnymi wskaźnikami określającymi wytrzymałość formy są lepkość i płynność zawiesiny. Lepkość można regulować, wprowadzając odpowiednią ilość wypełniacza (pełność). Jednocześnie wraz ze wzrostem wypełnienia kompozycji zmniejsza się grubość przekładek roztworu spoiwa pomiędzy cząsteczkami proszku, zmniejsza się skurcz i powodowane przez niego negatywne skutki oraz wzrastają właściwości wytrzymałościowe powłoki formy.

Użyte materiały

Materiały powłokowe dzielą się na następujące grupy: materiały bazowe, spoiwa, rozpuszczalniki i dodatki. Do tych pierwszych należą pyliste, służące do sporządzania zawiesin oraz piaski przeznaczone do zraszania. Są to kwarc, szamot, cyrkon, magnezyt, szamot wysokoglinowy, elektrokorund, chromomagnezyt i inne. Kwarc jest szeroko stosowany. Niektóre materiały bazowe muszli są gotowe do użycia, podczas gdy inne są wstępnie suszone, kalcynowane, mielone, przesiewane. Istotną wadą kwarcu są jego przemiany polimorficzne, które zachodzą wraz ze zmianą temperatury i towarzyszą im gwałtowna zmiana objętości, prowadząca ostatecznie do pękania i zniszczenia powłoki.

Płynne nagrzewanie form w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa pękania, które odbywa się w wypełniaczu nośnika, przyczynia się do wydłużenia czasu trwania procesu technologicznego i dodatkowych kosztów energii. Jedną z możliwości ograniczenia pękania podczas kalcynacji jest zastąpienie sproszkowanego piasku kwarcowego jako wypełniacza rozproszonym piaskiem kwarcowym o składzie polifrakcyjnym. Jednocześnie poprawiają się właściwości reologiczne zawiesiny, zwiększa się odporność form na pękanie, zmniejsza się ilość odrzutów z powodu blokowania i rozpadu skorup.

Wyjście

Najszerszą dystrybucję zyskała metoda LVM. Służy do pozyskiwania skomplikowanych części w inżynierii mechanicznej, do produkcji broni, hydrauliki i pamiątek. Do produkcji biżuterii z metali szlachetnych stosuje się odlewanie inwestycyjne.

W nowoczesnych odlewniach do produkcji odlewów różnych części i ich elementów wykorzystywane są półtrwałe i jednorazowe formy odlewnicze. Zgodnie z warunkami technologii procesu odlewniczego, do produkcji takich form odlewniczych stosuje się specjalne mieszanki odlewnicze, będące kombinacją substancji silnie ogniotrwałych (azbest, szamot) ze składnikami piaskowo-gliniastymi. Składniki zawarte w kompozycjach do odlewania mogą być pochodzenia naturalnego i sztucznego (syntetyczne). W wyniku zmieszania składowych mas formierskich w określonych proporcjach, gotowe kompozycje mogą mieć z góry określone właściwości i mieć pożądaną podatność, ogniotrwałość, wytrzymałość, odkształcalność, przepuszczalność gazu i tak dalej.

Rodzaje mieszanek

Masy formierskie do odlewania w zależności od charakteru zastosowania dzielą się na kilka głównych kategorii:

• Mieszanki powłokowe. Ten rodzaj mas formierskich jest przeznaczony do wykonywania warstwy roboczej formy. Wysokie właściwości fizyczne i mechaniczne takich mieszanek zapewnia zwiększony procent zawartości surowców do formowania (piasek i glina);
• Mieszanki wypełniające do odlewania. Te mieszanki odlewnicze są używane do wypełniania formy po nałożeniu forniru na model. Aby przygotować taką mieszankę, wstępne materiały formierskie (glinę i piasek) przerabia się wraz z pozostałościami mieszanki poddanej recyklingowi;
• Pojedynczy piasek formierski do odlewania. Mieszanka tego typu jest materiałem formierskim, który łączy w sobie właściwości zarówno wypełnienia, jak i mieszanki licowej. Mieszanki pojedyncze stosowane są na liniach automatycznych w produkcji seryjnej i masowej z formowaniem maszynowym. Trwałość takich mieszanek zapewnia obecność w składzie glin o wysokiej zdolności wiązania oraz najbardziej ogniotrwałych rodzajów piasków.

Skład piasku do odlewania

Skład chemiczny, jaki może mieć piasek odlewniczy, zależy od kombinacji następujących czynników:

• Od rodzaju użytego stopu i wymiarów odlewu;
• Od sposobu formowania i rodzaju odlewu (odlewy z metali kolorowych, stali lub żeliwa);
• Od charakteru produkcji i środków technologicznych dostępnych do produkcji.

Również skład piasku formierskiego do odlewania może się różnić w zależności od stanu, w jakim musi być przed wylaniem. Masy formierskie do suchych form zawierają zwiększoną ilość wody i gliny. Ponadto do składu takich mieszanek można dodać palne dodatki, takie jak torf lub trociny. W składzie mas formierskich do form surowych zmniejsza się udział mas pochodzących z recyklingu. Kompozycje formierskie do odlewania metali do wyschniętych form wyróżniają się jednoczesną obecnością zarówno składników krążących, jak i materiałów świeżych (glina i piasek) oraz elementów złącznych.

mieszanki formierskie. Do produkcji form i rdzeni stosuje się różne mieszanki formierskie i rdzeniowe, których skład zależy od metody formowania, rodzaju stopu, charakteru produkcji, rodzaju odlewu oraz dostępnych środków technologicznych i materiałów produkcja.

W zależności od zastosowania formowanie piaskowo-gliniane mieszaniny są klasyfikowane w następujący sposób:

• przy nakładaniu podczas formowania (okładania, wypełniania i ujednolicania);
• w zależności od stanu formy przed wylaniem (do form mokrych, suchych, suszonych i chemoutwardzalnych);
• w zależności od rodzaju wlewanego do formy stopu (do odlewów żeliwnych, stalowych i nieżelaznych).

Mieszanka licowa służy do licowania powierzchni roboczej form. Grubość warstwy licowej zależy od składu mieszanki licowej i wymiarów odlewu (od 20 do 100 mm i więcej). Na wierzch mieszanki licowej do kolb wlewa się mieszankę wypełniającą, wykonaną z recyklowanej ziemi z dodatkiem 5-10% świeżych materiałów (piasek, glina).

Pojedyncza mieszanka służy do nadziewania całej objętości formy i służy do produkcji małych i średnich odlewów w produkcji seryjnej i masowej. Pojedyncza mieszanka różni się od mieszanki wypełniającej dużą zawartością świeżych materiałów oraz pewną ilością specjalnych dodatków (mielony węgiel, pak torfowy itp.).

Mieszanki do suchych form różnią surowe mieszanki pleśni niższa zawartość recyklowanej mieszanki i zwiększona zawartość gliny i wody. Często formy poddawane suszeniu wykonywane są z mieszanek licujących i wypełniających, a do mieszanki dodawane są palne dodatki (trociny, torf itp.) w celu zwiększenia ich podatności.

Mieszanki suchej pleśni posiadają w swoim składzie mieszankę z recyklingu, świeże materiały (piasek i glina) oraz elementy złączne (SP, SB). Jako mieszanki licowe znajdują szerokie zastosowanie w produkcji odlewów żeliwnych o średniej i dużej wytrzymałości krytycznej. W zależności od wagi odlewu, dla którego wykonywana jest forma, czas schnięcia wynosi 20-60 minut. W moskiewskiej odlewni żeliwa Stankolit do uzyskania odlewów o wadze do 1000 kg stosuje się mieszanki suszone przez 30 minut.

Skład mieszanki suszony przez 30 minut(w % objętości)

Piaskowy Łukowicki 1K315A (GOST2138-56) 88-89

Glina formierska FV-1 1-2

trociny 5

Okruchy azbestu 5

Utrwalacz SB (powyżej 100%) 1,5

wywar siarczynowo-alkoholowy (powyżej 100%) 2-3

Po wysuszeniu form na powierzchniach roboczych tworzy się mocna, twarda warstwa, która wpływa na uzyskanie czystej powierzchni i zwiększenie dokładności odlewów.

Mieszanki do form utwardzanych chemicznie wykonany z piasku kwarcowego z dodatkiem 4,5-6,5% płynnego szkła i 1,5% wodorotlenku sodu o stężeniu 10-20%. Dodanie do mieszanki sody kaustycznej (patrz str. 25) pozwala na dłuższe zachowanie właściwości technologicznych, a także zwiększa wytrzymałość mieszanki po utwardzeniu chemicznym. Do odlewów żeliwnych o masie od 1000 do 5000 kg w zakładzie Stankolit stosuje się mieszankę chemoutwardzalną o następującym składzie.

Skład mieszanki chemicznie utwardzanej(w % objętości)

Piaskowy Łukowicki 1K315A (GOST 2138-56) 88-89

Formierka FV-1 3-4

Węgiel mielony GK 8

Szkło płynne (powyżej 100%) o module równym 2,6-2,7 6

15% roztwór wodorotlenku sodu (gęstość 1300 kg/m3) 075-1,0

Płynne mieszanki szklane twardnieje pod wpływem przedmuchiwania dwutlenkiem węgla (CO 2). Gdy to nastąpi, następuje rozkład krzemianu sodu i powstanie węglanu sodu i krzemionki. Krzemionka łączy się z wodą, tworząc substancję chemiczną o nazwie żel kwasu krzemowego.

Żel kwasu krzemowego, otaczając w mieszance ziarna piasku, ma zdolność twardnienia w przypadku utraty części dołączonej wody. Dzięki temu, znajdujące się pomiędzy ziarnami piasku, filmy żelowe po krótkim czasie bez dopływu ciepła wiążą je w mocną i suchą masę. Gdy mieszanina ciecz-szkło jest przedmuchiwana dwutlenkiem węgla, długi cykl termiczny parowania wilgoci i krzepnięcia mieszaniny zostaje zastąpiony przyspieszonym procesem chemicznego wiązania wody z elementami składowymi ciekłego szkła.

Obecnie szeroko stosowane są samoutwardzalne mieszanki licujące. Zakres tych mieszanek to produkcja odlewów średnich i dużych.

Gotową mieszankę samoutwardzalną wylewa się na model. W produkcji form do dużych odlewów model jest wykładany mieszanką i częściowo zagęszczany.

Po zasypaniu mieszanki wypełniającej następuje jej maszynowe zagęszczanie. Mieszanka wypełniająca w produkcji dużych form jest zagęszczana za pomocą piaskarki z możliwym późniejszym wstępnym prasowaniem ubijakami. Formy po nadziewaniu „utwardzają się samoczynnie” na placu apelowym lub na przenośniku.

Warstwa licowa mieszanki samoutwardzalnej charakteryzuje się wysoką wytrzymałością i przepuszczalnością gazów, co zapewnia produkcję odlewów o wysokiej jakości.

Takie formy malujemy samoschnącymi nieprzywierającymi farbami.

W tabeli. 7 przedstawia typowe składy mas formierskich.