Литье повышенной точности

Эльцуфин С.А.

Машиностроение, 1981 г.

ЛИТЬЕ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ

Литье по выплавляемым моделям — один из наиболее древних способов изготовления отливок. Он применялся для отливки скульптур, памятников, украшений, предметов домашнего обихода и орудий труда. Примером может служить всемирно известный памятник Петру I («Медный всадник» Фальконэ, 1777 г.), скульптурная группа коней на мосту через реку Фонтанку в Ленинграде (Клодт, 1850 г.) и др. С давних времен по настоящее время его успешно применяют в зубопротезной технике и ювелирном производстве.

В промышленности этот способ начал применяться в годы Великой Отечественной войны, и особенно широкое развитие он получил в годы последних пятилеток, во время которых совершенствовался технологический процесс, изыскивались более дешевые исходные материалы, сокращалась длительность цикла изготовления отливок и т. д.

Теперь литье по выплавляемым моделям превратилось в высокомеханизированное и автоматизированное производство.

СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Из легкоплавких органических или неорганических материалов в специальных пресс-формах изготовляют разовые модели отливок и литниковых систем, которые собираются в общий литейный блок. На собранный блок моделей наносят несколько слоев огнеупорного покрытия, состоящего из жидкой огнеупорной суспензии, присыпанной сухим песком. Каждый из слоев перед нанесением последующего просушивается на воздухе или в специальных шкафах в воздушно-аммиачной среде. Толщина оболочки составляет 4—6 мм, иногда и больше.

В зависимости от материала модели освобождают от оболочек с помощью горячей воды, пара или нагретого воздуха. После этого оболочки заформовывают в опоках с применением упрочняющей засыпки и прокаливают в печах при температуре 850— 1100°С. Горячие формы заливают сплавом, выплавляемым обычно в индукционных высокочастотных печах.

После остывания отливки из формы выбивают, отрезают литниковые системы, удаляют керамическую оболочку и в случае необходимости подвергают термической обработке, очистке.

Точность размеров, малая шероховатость поверхности отливок, а также отсутствие пороков обусловливаются строгим соблюдением технологического процесса и применяемыми материалами, из которых основными являются модельные составы, формовочные материалы и связующие для образования оболочковой формы. Область применения литья по выплавляемым моделям определяется технико-экономическими показателями.

Литье по выплавляемым моделям применяется в электро- и радиотехнической, автомобильной, нефтяной промышленности, авиа- и приборостроении и т. д. Особенно широко применяется этот способ литья для деталей из жаропрочных или специальных труднообрабатываемых сплавов.

К достоинствам этого способа относятся: 1) возможность изготовления деталей из любых сплавов, в том числе из жаропрочных недеформируемых; 2) изготовление заготовок с минимальными припусками на механическую обработку (0,2—0,7 мм) с точностью 5-го и 6-го классов и 4—6-м классами шероховатости поверхности; 3) значительное сокращение трудоемкости изготовления деталей; 4) уменьшение отходов дорогостоящих и дефицитных металлов; 5) снижение потребности в металлорежущем оборудовании и инструменте; 6) возможность изготовления сложных деталей с лабиринтами и полостями, а также объединения отдельных деталей в целые неразъемные литые узлы; 7) возможность изготовления очень сложных турбинных лопаток, в том числе и пустотелых, без последующей механической обработки пера лопатки; 8) использование малоквалифицированных рабочих при изготовлении деталей; 9) возможность механизации и автоматизации процесса.

Рис. Примеры типовых отливок, изготовляемых по выплавляемым моделям

Наряду с достоинствами способ литья по выплавляемым моделям имеет и некоторые недостатки: 1) необходимость применения большого количества дорогих вспомогательных материалов; 2) относительно длительный цикл изготовления отливок; 3) повышенная энергоемкость процесса.

На данном уровне техники способ литья по выплавляемым моделям позволяет получать отливки массой от 10 г до 100 кг с толщиной стенки, достигающей нескольких десятых миллиметра (в турбинках турбобуров толщина выходной кромки лопаток колеблется в пределах 0,5—0,7 мм).

Литье по выплавляемым моделям (рис. 2) эффективно в условиях крупносерийного и поточно-массового производства. Однако и при мелкосерийном производстве изготовление литых заготовок этим способом' экономично и вполне целесообразно, особенно в тех случаях, когда другим методом заготовку получить практически невозможно.