Литье по газифицируемым моделям - Шуляк B.C.
ISBN 978-5-91259-011-5
Скачать (прямая ссылка):
В [9] сообщается о применении для моделей пенополипропиле-на, который был опробован при получении отливок из стали. Результаты исследования качества отливок показали значительное снижение дефектов, связанных с остатками неполной газификации материала модели. Новый материал был рекомендован для производства отливок из чугуна и стали.
Особый интерес у производителей отливок вызвало сообщение фирмы «Dow Chemical» (США), сделанное в 1986 г., о разработке нового материала для моделей на основе полиметилметакрилата (РММА) [10]. Работа была выполнена по заданию фирмы «Auto Alloys Foundries». Испытание нового материала проводила фирма «General Motors». Сравнительные испытания РММА при различных скоростях нагрева до температуры 1400 °С представлены в табл. 2.2.
25
Таблица 2.2
Сравнительные результаты испытания материалов
Наименование модельного материала и условия эксперимента Остаток по массе при скорости нагрева, %
1 °С/с 700 °С/с
Пенополистирол 6,2 15,1
Сополимер стирола с акрилонитридом 9,8 11,55
Полиметилметакрилат (РММА) 0,3 18
Выдержка при температуре в процессе 6,7 18
опыта, с
Атмосфера при опыте Воздух Азот
Из данных, приведенных в табл. 2.2, следует, что РММА обладает высокой скоростью газификации при минимальном кокосовом остатке, который в 20 раз меньше, чем у литейного полистирола. Такие свойства нового материала вытекают из строения его структуры:
СН3 I
--СНг-С--
СООСНз
Наличие в структуре связанного кислорода и отсутствие тяжелых радикалов способствуют быстрому протеканию процесса высокотемпературной окислительной термодеструкции РММА с выделением главным образом газов при незначительном количестве свободного углерода. Это было подтверждено натурными испытаниями при получении отливок из углеродистой стали. При объемной плотности модели 20-27 кг/м3 объемное науглероживание стальной отливки не превышало 0,05 %, в то время как при литье по моделям из пенополистирола объемное науглероживание достигало 0,3 %. Вспенивающий агент (углеводородное соединение) имеет меньшую подвижность, чем пентан, и не выделяется из гранул так быстро, как пентан из пенополистирола, что увеличивает сроки хранения и уменьшает усадку моделей после их изготовления. Усадка моделей из РММА составляет 0,2-0,4 %, из пенополистирола 0,7-1,0 %. Исходный материал может храниться до 6 месяцев без существенной потери вспенивающего агента в гранулах.
26
После вспенивания гранулы могут храниться в нормальных условиях несколько дней до их применения для изготовления моделей. Температура стеклования РММА на 5 °С выше, чем у полистирола, поэтому вспенивание гранул необходимо производить при более высокой температуре. Однако РММА имеет существенные недостатки: модели из него отличаются низкой механической прочностью и легко деформируются под нагрузкой, поэтому плотность моделей необходимо повышать в 2-3 раза, а это приводит к увеличению объема выделения газов, а также свободного углерода. Высокая скорость термодеструкции моделей из РММА при производстве отливок из черных металлов затрудняет применение форм из кварцевого сухого песка, т. к. при заливке формы металлом образуется значительный зазор между расплавом и моделью, что приводит к обвалу формы. Поэтому форма и покрытие должны иметь высокую газопроницаемость для предотвращения выброса металла из формы во время ее заливки. Необходимо применять сифонный подвод металла, повышенный гидростатический напор металла при его заливке в форму и вакуум. Следует также учитывать, что стоимость РММА в 8-10 раз выше стоимости литейного пенополистирола. В результате по вышеуказанным причинам новый материал еще не получил широкого применения для производства моделей. Однако, по данным фирмы «Saplest» (Франция), добавление в небольших количествах РММА в литейный пенополистирол существенно улучшает термодеструкционные свойства моделей и приводит к улучшению качества отливок из чугуна. Работы в этом направлении привели к разработке и поставке новых материалов для изготовления моделей.
Китайская фирма «Castchem LTD, Mrs. Ling Hung» поставляет для изготовления моделей сополимер Cast Pro™, состоящий из полиметилметакрилата (70 %) и полистирола (30 %). Основные свойства данного материала приведены в табл. 2.3.
Таблица 2.3
Физико-механические свойства сополимера Cast Pro
Марка, сополимера Зернистость, мм Количество вспенивателя, % Рекомендуемая плотность, г/л Количество смазки, %
СР2 0,466-0,605 8,0-9,5 20-23 0,32
СРЗ 0,358-0,466 8,5-9,5 21-25 0,32
СР4 0,284-0,358 9,5-10 23-28 0,32
27
По данным фирмы, материал рекомендуется для производства отливок из чугуна и всех марок стали. Он значительно снижает затраты на производство отливок и повышает их качество. При его применении происходит реальное снижение дефектов, обусловленных углеродом, и улучшается качество поверхности отливок. Материал поставляется в металлических бочках в полиэтиленовой упаковке по 125 кг. Срок годности материала 6 месяцев при температуре хранения не выше 10 °С.
Японская фирма «ISP Corporation)) поставляет на рынок для изготовления моделей сополимер двух марок: Cleapor CL500A и Cleapor CL600A, содержащий 70 % полиметилметакрилата и 30 % полистирола. Гранулометрический состав 0,5-0,4 мм. Рекомендуемая плотность моделей 22-28 кг/м3. Основное назначение — для применения моделей при производстве отливок из чугуна и стали с целью значительного снижения влияния углерода термодеструкции модели на качество отливок. Материал поставляется в металлических бочках по 125 кг. По своим технологическим и физическим параметрам мало чем отличается от Cast Pro, поставляемого китайской фирмой.
