Литье по газифицируемым моделям - Шуляк B.C.
ISBN 978-5-91259-011-5
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 2.14. Последовательность технологических операций при изготовлении моделей внешним тепловым ударом:
1 — подача пара; 2 — выход отработанного пара; 3 — подача воздуха в задувное устройство; 4 — подача гранул в задувное устройство; 5 — подача воды; б — выход воды; 7 — подача воздуха; 8 — толкатель; 9 — вторая камера; 10 — первая камера
Перед заполнением пресс-формы гранулами она предварительно прогревается паром до 100 °С (рис. 2.14, а). После прогрева пресс-форма выдерживается для выхода конденсата и высыхания. Затем пресс-форма смыкается, и происходит заполнение ее гранулами через задувные устройства, количество которых зависит от размеров модели. Потом сначала в одну полость пресс-формы,
64
а затем в другую подается пар под давлением 0,1 МПа (рис. 2.14, б) в течение 10 с, и происходит предварительное спекание модели. Затем пар подается в обе камеры пресс-формы, наступает автоклавный режим ее работы, который продолжается не более 10 с при давлении пара 0,35 МПа, и происходит окончательное спекание модели (рис. 2.14, в). В этот период стенки пресс-формы прогреваются до 110-120 °С. После автоклавного цикла и снятия давления пара стенки пресс-формы интенсивно охлаждаются водяным обрызгиванием до температуры 40-50 °С (рис. 2.14, г). Затем пресс-форма продувается воздухом для удаления воды (рис. 2.14, д), она раскрывается (рис. 2.14, е), и модель под действием давления воздуха извлекается из пресс-формы. Продолжительность операций и их последовательность контролируются по давлению пара и температуре в различных частях пресс-формы. Время цикла изготовления модели на специализированном оборудовании не превышает 90-120 с. Для получения качественных моделей внешним тепловым ударом необходимо применять сухой пар, в противном случае модель будет содержать повышенный процент влаги, что увеличивает время ее последующей сушки и усадки.
Технологический процесс изготовления моделей внешним тепловым ударом обеспечивает их высокое качество при объемной плотности от 16 кг/м3. На основе данного способа создано высокопроизводительное автоматическое оборудование, вследствие чего стало возможным использовать технологию ЛГМ в крупносерийном и массовом производстве отливок из черных и цветных сплавов взамен традиционных методов литья.
При изготовлении моделей в электрическом поле высокой частоты (ТВЧ) пресс-форма, заполненная гранулами пенополистиро-ла, помещается в поле высокочастотного конденсата, степень нагрева гранул в котором зависит от диэлектрической проницаемости материала. Энергия переменного электрического поля вследствие диэлектрических потерь превращается в тепловую. Пенопо-листирол имеет низкое значение тангенса угла диэлектрических потерь 1^8, который равен 0,0001, поэтому нагрева сухих гранул в поле высокой частоты практически не происходит. Для повышения величины диэлектрических потерь производится предварительная обработка гранул электролитом, в качестве которого используется вода с добавлением 4-8 г/л поверхностно-активного вещества для равномерного распределения влаги по поверхности
65
гранул. Тонкий слой воды или водного раствора под воздействием ТВЧ нагревается и передает свое тепло гранулам, в результате происходят их расширение и спекание по всему объему пресс-формы, что позволяет получить модели с равномерной плотностью. В отличие от других способов, при формировании моделей в электрическом поле высокой частоты образуется незначительное количество конденсата, и модели получаются практически сухими. Для получения качественных моделей необходимо пресс-форму изготавливать из материалов с низким значением тангенса диэлектрических потерь и коэффициентом теплопроводности. При высокочастотном нагреве напряженность поля на отдельных участках сложной по конфигурации модели будет неодинаковой, что приводит к получению моделей с различной объемной плотностью. Для получения моделей с однородной и плотной структурой необходимо выравнивать напряженность магнитного поля, регулируя зазор между пластинами высокочастотного конденсатора и стенками пресс-формы, или применять конденсаторы с фигурными пластинами. Для высокочастотного нагрева могут использоваться установки с мощностью лампового генератора от 5 до 40 кВт и частотой от 5 до 30 МГц при напряженности поля от 500 до 1000 В/см. Продолжительность цикла формирования модели в поле ТВЧ составляет 10-60 с и зависит от размера модели, материала пресс-формы и подготовки гранул пенополистирола [6]. Несмотря на простоту процесса изготовления моделей ТВЧ, он не нашел должного применения, т. к. для получения моделей сложной конфигурации весьма трудно создать равномерно напряженное электрическое поле. Кроме этого, данный способ изготовления моделей является энергоемким.
2.3.3. Сборка моделей
ЛГМ в серийном и массовом производствах применяется для получения отливок III-V классов сложности, которые характеризуются наличием плоских криволинейных наружных поверхностей, бабышек, фланцев с отверстиями, углублениями сложной конфигурации, внутренними полостями закрытого или полузакрытого типа с криволинейными поверхностями. Традиционными методами литья такие сложные отливки получают с применением одного или нескольких стержней. Получить цельную модель из пенополистирола для производства таких отливок на модельных
